Материал: Справочник проектировщика инженерных сооружений

Перед установкой сборных элементов на гори­ зонтальные поверхности полок предусматривает­ ся подливка цементным раствором состава 1 : 3 . При таком опирании отпадает надобность в соеди­ нении элементов бодтами или монтажной свар­ кой. Двойные вертикальные стенки сборных бун­ керов (рис. 12.26) включают в совместную работу и рассчитывают на эксплуатационные нагрузки как цельные сборно-монолитные стенки. Для этого рекомендуется устраивать монолитные же-* лезобетонные шпонки толщиной, равной двойной толщине смежных стенок; два других размера шпонок устанавливают расчетом на срез от мак­ симального загружения одного из смежных бун­ керов. Конструктивно эти размеры задают при­ мерно 0,25 X 0,25 м на расстоянии по высоте и по горизонтали через !.. Л ,5 м (рис. 12,27),

Определение усилий в элементах бункеров. Пи- рамидальйо-призматические бункера по расчет­ ной схеме и характеру передачи нагрузки на опоры можно разделить на две разновидности: с развитой призматической частью и с малой высо­ той призматической части (в виде воронки). Бункера с развитой призматической частью в ви­ де вертикальной балки достаточной высоты, спо­ собной воспринять нагрузку от заполнения бун- ,кера и передать ее на опоры, наиболее распрост­ раненные. При этом нагрузка на балки от воронки передается по периметру примыкания и крепле­ ние стенок воронки к вертикальным балкам на­ значается по расчету. Наклонные стенки бункера сваривают без вспомогательных элементов. В не­ которых случаях наклонные угловые ребра вы­ полняют из размалкованного уголка для удобства соединения стенок.

При малой высоте призматической части или решении бункера в виде воронки нагрузка от заполнения передается на опоры в углах бункера с помощью несущего каркаса — пространствен­ ной системы. Каркас состоит из наклонных угло­ вых ребер и горизонтальных элементов, которые обеспечивают передачу нагрузки на угловые реб­ ра, рассчитываемые на восприятие растягиваю­ щих усилий по формуле (12.24). В связи с умень­ шением усилий в ребре книзу в больших бункерах сечение угловых ребер допускается уменьшать к выпускному отверстию.

При действии растягивающего усилия в ребре в уровне верха воронки возникают горизонталь­ ные сжимающие усилия (см. рис. 12.11), опреде-

ляемые по (12.25). Усилия воспринимаются гори­ зонтальными элементами каркаса, которые схо­ дятся в узле крепления наклонного ребра. Ниж­ ние концы угловых ребер связываются между собой элементами выпускного отверстия.

Ребра жесткости разбивают листовую обшивку бункера на отдельные панели. Метод расчета листовой обшивки зависит от расположения ре­ бер жесткости. При расчете листов прямоуголь­ ных панелей применяется метод расчета прямо­ угольных пластин, загруженных равномерным давлением, расчете листов трапецеидальных па­ нелей применяется способ условного преобразо­ вания их в прямоугольные (см. рис. 12.10,а). При этом размеры преобразованного прямоугольника определяются по формулам (12.21). Лист обшивки на участке между ребрами жесткости представ­ ляет собой упруго защемленную на опорах одно­ пролетную пластину. Однако в связи с возмож­ ностью возникновения на опорах фибровой изгибной текучести материала принимают в качестве граничных условий опирания неподвижные шар­ ниры.

При горизонтальных ребрах жесткости воронки (рис. 12.28) обшивка бункера работает на местный изгиб из плоскости грани под действием нормаль­ ного давления материала заполнения, которое определяется по формуле (12.14), а также испы­ тывает действие скатных растягивающих усилий. Горизонтальные растягивающие усилия при этом не учитываются, так как они воспринимаются ребрами.

Нагрузка на пластину от нормального давле­ ния изменяется по высоте по закону трапеции. Для расчета пластины принимается среднее рав­ номерно распределенное давление на соответст­ вующих горизонтальных ребрах, служащих опо­ рами пластины,

Максимальный изгибающий момент действует в середине пролета пластины в направлении мень­ шей стороны и для полосы шириной, равной еди­ нице, определяется по формуле

где Mt — изгибающий момент для простой балки в середине пролета; щ — предельная растяги­ вающая сила (кН/м);

Е — модуль упругости стали, кПа; t — толщи­ на стенки бункера, м; р, — коэффициент Пуассо­ на; Ci — расстояние между ребрами, м; / — про­ гиб в середине пролета м,

c f o - H 2)

Растягивающие скатные (продольные) усилия на единицу длины в обшивке от массы сыпучего

равны (в сечении II—II середины рассматривае­ мой панели):

Рис. 12.28. Общий вид стального пирамидальнопризматического бункера:

4 — ребра жесткости воронки.

Для расчета принимается наибольшее из сред­ них скатных растягивающих усилий.

Растягивающее скатное напряжение на едини­

где t — толщина обшивки.

Проверка прочности обшивки бункера с учетом пластичных свойств стали:

чести принимается по СНиП П-23-81; ус — коэф­ фициент условий работы, принимаемый: для об­ шивки, не защищенной футеровкой, 0,8; защи­ щенной футеровкой 1.

Предельный прогиб пластины от нормативной нагрузки не должен превышать Чт ее пролета. Прогиб листа обшивки призматической части бункера в связи с тем, что обшивка в этом случае служит стенкой вертикальной балки, не должен превышать Ч100 пролета пластины. Горизон-

тальные ребра жесткости воронки бункера проек­ тируют двух типов. В малых и средних бункерах их располагают перпендикулярно к обшивке и в углах не соединяют (рис. 12.29, а); горизонталь­ ные растягивающие усилия в этом случае пере­ даются через швы крепления обшивок смежных граней. В тяжелых бункерах их соединяют в углах пересечения, образуя замкнутую раму. Для решения углового узла ребра жесткости рас­ полагают в горизонтальной плоскости под углом к плоскости обшивки (рис. 12.19, б).

Рис. 12.30. К расчету ребер жесткости бунке­ ра.

Горизонтальные ребра жесткости воронки бун­ кера рассчитывают на изгиб от нагрузки, переда­ ваемой обшивкой, и на горизонтальные растя­ гивающие усилия от нормального давления на примыкающие поперечные стены, которые пере­ даются на рассматриваемые ребра в углах бунке­ ра. Нагрузку на ребро от нормального давления засыпки собирают с двух смежных полупролетов обшивки. Горизонтальное растягивающие уси­ лие в ребре определяют умножением горизонталь-, ного растягивающего усилия на единицу длины рассматриваемой стены по скату, которое нахо­ дится по формуле (12.19), на полусумму значений

а

примыкающих к ребру пролетов обшивки (рис. 12.30).

Если горизонтальные ребра не соединяются между собой в углах воронки, то изгибающий момент в них определяется, как в однопролетной балке (рис. 12.31,а):

Ма = 0,125рпаа \

где а — пролет рассматриваемого ребра, м. Узловые изгибающие моменты в случаях, когда

горизонтальные ребра жестко соединяются в углах, образуя горизонтальную замкнутую пря­ моугольную раму (рис. 12.31,6),

где pha и phb — горизонтальные составляющие

(Н/м) нормальных давлений, действующих на соответствующее ребро (рис. 12.29), при этом вторая составляющая разложения в расчет не берется

венно стен пролета а и Ъ.

Для квадратных в плане симметричных бунке-

Для обоих случаев решения горизонтальных ребер жесткости нагрузки на ребра противопо­ ложных граней воронки с разными углами накло­ на к горизонту принимают одинаковыми по боль­ шему значению.

Сечения ребер жесткости воронки подбирают на основе расчета на внецентренное растяжение с

где А — площадь сечения ребра, м2, с примыкаю-

деляемой для середины пролета по формуле

гДе g — расчетная равномерно распределенная нагрузка от собственного веса конструкций, кН /м ; п — вертикальные растягивающие усилия на единицу длины балки, Н /м, в призматической части бункера на уровне примыкания воронки,— определяемые по формулам (12.20); р г — нагруз­ ка от надбункерного перекрытия, Н/м .

Четвертое слагаемое в формуле (12.51) представляет собой вертикальную составляющую нагрузки на уровне нижнего пояса балки от нор-

Рт

W — минимальный момент сопротивления сече­ ния относительно оси, параллельной обшивке.

Коэффициент с определяется в зависимости от

с= 1. Промежуточные значения коэффициентов

сопределяются интерполяцией.

Прогиб ребра не должен превышать V 250 его пролета.

Вертикальные балки призматической части бун­ кера рассчитывают как однопролетные с пролета­ ми а и Ь у шарнирно-опертые. Частичным защем­ лением на опорах и в местах пересечения балок в расчетах пренебрегают. Обшивка воронки при этом в работе балок не учитывается, что также идет в запас прочности.

Расчет производится:

на изгиб в вертикальной плоскости, на нагруз­ ки от собственного веса элементов бункера и сыпучего материала заполнения, а также на на­ грузки от надбункерного перекрытия;

на действие нормального давления сыпучего материала заполнения на вертикальную и наклон­ ную стены, которое вызывает изгиб обшивки из плоскости грани стен и воспринимается горизон­ тальными поясами балки;

на действие горизонтальных растягивающих усилий от нормального давления на примыкаю­ щие поперечные стены, которые также воспринимартся горизонтальными поясами балки.

Вертикальная нагрузка на балку (рис. 12.32, а ) принимается равномерно распределенной, опре-

мального давления на обшивку верхней панели воронки бункера.

Максимальные изгибающие моменты от верти­

Нормальное давление сыпучего материала за­ полнения на вертикальную стену, действующее по закону треугольника, распределяется между верхним и нижним горизонтальными поясами вертикальной балки:

для верхнего горизонтального пояса (рис.

В формуле (12.54) первый член представляет собой горизонтальную составляющую скатного усилия (рис. 12.32, б ), второй — горизонтальную нагрузку на нижний пояс балки от нормального давления засыпки на вертикальную стену (рис. 12.32, г), третий — горизонтальную состав­

Изгибающие моменты (кН • м) в поясах балки от горизонтальных нагрузок:

(12.55)

Кроме изгиба в поясах балки возникают гори­ зонтальные растягивающие усилия от нормаль­ ного давления на примыкающие поперечные сте­ ны, которые передаются на рассматриваемые горизонтальные пояса в углах бункера и пред-

Рис. 12.33. Схема гибкого бункера без призмати­ ческой (а) и с призматической (б) частью.

ставляют собой реакции соответствующих гори­ зонтальных поясов поперечных стен:

где Ws — момент сопротивления балки, м3; Wn и Af — момент сопротивления и площадь сечения полки, м3 и м2.

Для стенки балки напряжения от нагрузки р суммируются с соответствующими напряжения­ ми от местного изгиба из плоскости грани под действием нормального давления сыпучего мате­ риала заполнения, при расчете ее как пластины.

Стенки балок укрепляются против потери устойчивости ребрами жесткости, которые назна­ чаются в • соответствии с требованиями СНиП 11-23-81. Обычно вертикальные ребра жесткости

впризматической части бункера ставятся на рас­ стоянии, равном ее высоте, но не реже чем через 1,5...2 м. Вертикальные ребра жесткости призма­ тической части бункера рассчитывают как сво­ бодно лежащую балку, нагруженную треуголь­ ной нагрузкой и сжимаемую вертикальными по­ перечными силами бункерной балки. При расчете

всечение ребра вводят часть обшивки на участке

шириной по 15/ П в каждую сторону от реб­

ра, где R0 — по табл551 СНиП П-23-81.

h

В высоких балках (при-у > 160) устойчивость

стенки на действие нормальных напряжений может быть не обеспечена. В этом случае при ра­ боте балки на вертикальные нагрузки в расчетное сечение вводят только ппрмыкающие к полкам

участки стенки высотой 15/

V f ;

Устойчивость стенки проверяется на действие только касательных напряжений.

(12.58)

ТСГ

где т — среднее касательное напряжение, равное

Q

Па, -jjj-; Q — среднее значение поперечной силы

в пределах отсека, Н; тсг — критическое напря­

жение, определяемое по формуле (76) СНиП П-23-81.

Стенка также проверяется на срез

гдe\Rs — расчетное сопротивление стали сдвигу* кПа, (по СНиП П-23-81).

В гибких бункерах (рис. 12.33) по торцам уста­ навливают жесткие вертикальные стенки, соеди­ няемые с оболочкой длинными тяжами, которые позволяют исключить влияние жесткой стенки на работу гибкой параболической оболочки. Кар­ касные ребра могут быть только у торцевых сте­ нок; параболические стенки не требуют каркас­ ных ребер, так как при наличии последних в мес­ тах обшивки бункера возникнут напряжения местного изгиба, и таким образом, исчезнет отли­ чительное преимущество параболических бунке­ ров — отсутствие напряжений изгиба в парабо­ лических стенках. Благодаря работе стенок на растяжение гибкие бункера относят к числу наи­ более экономичных по расходу стали. Профиль гибкого бункера рассчитывается как гибкая нить, нагруженная собственным весом бункера и весом его содержимого.

6

Рис. 12.34. Направляющая кривая (параболиче­ ская) оболочки гибкого бункера (а) и графическая аппроксимация формулы (12.6) (б).

Уравнения профиля (рис. 12.34, а) могут быть выражены следующими зависимостями, имеющи­ ми наибольшее распространение:

(12.60)

(12.61)

где Ь; у — координаты точек профиля; h —высо­ та бункера; b — половина ширины бункера.