Материал: Справочник проектировщика инженерных сооружений

швов. Отношение длины силосного корпуса к его ширине и высоте не более 2. При однорядном рас­ положении силосов диаметром 6 м это отношение может быть увеличено до 3.

При диаметре силосов до 6 м и устройстве во­ ронок на весь диаметр силоса, подсилосные ко­ лонны размещаются по периметру стен. При диа­ метре силоса больше 6 м и устройстве плоского днища колонны устанавливаются также и внутри контура силоса. Расстояния между колоннами назначается с учетом приближения транспортных средств. Колонны квадратных силосов распола­ гаются в углах пересечения стен.

Максимальная высота стен силосов принимает­ ся не более 30, а для многорядных силосных кор­ пусов, возводимых на скальных или полускальных грунтах,— не более 42 м.

Силосные корпуса проектируют железобетон­ ными монолитными или сборными из унифициро­ ванных изделий. Стальными могут быть только емкости для сыпучих материалов, хранение кото­ рых не допускается в железобетонных, а также инвентарные и оперативные силосы.

Сборные железобетонные стены силосов круг­ лые в плане диаметром 3 м и квадратные 3 X 3 м проектируют из объемных блоков; при больших размерах стены силосов выполняют из отдельных элементов, укрупняемых перед монтажом в царги или блоки, или из элементов, монтируемых без предварительного укрупнения.

Горизонтальная разрезка стен силосов должна производиться на элементы, кратные по высоте 600 мм (с учетом толщины шва). Такая разрезка по направлению наименьших усилий соответст­ вует работе конструкций силоса и не вызывает осложнений при изготовлении и монтаже. Вер­ тикальное членение стенок силоса на сборные эле­ менты требует более сложного конструктивного решения, так как при этом необходимо обеспе­ чить передачу полного усилия стыкуемой коль­ цевой арматурой. Поскольку вся рабочая арма­ тура оказывается многократно перерезанной, возникает дополнительный расход стали на уст­ ройство сварных стыков. При проектировании сборных железобетонных силосов стремятся, к сокращению количества вертикальных стыков элементов стен.

В проекте предусматривают мероприятия, обес­ печивающие защиту стыков сборных элементов от проникновения атмосферных осадков.

Внутренние поверхности стен и днища не долж­ ны иметь выступающих горизонтальных ребер, поскольку ребристые конструкции значительно сложнее в изготовлении и неприемлемы для мно­ гих сыпучих материалов из-за опасности зави­ сания.

При диаметре 12 м и более целесообразно при­ менение монолитных железобетонных силосов, выполняемых в скользящей или переставной опалубке.

В скользящей опалубке с механизированным подъемом можно возводить силосы различного очертания без поддерживающих лесов и вести бетонирование стен одновременно по всему соору­ жению. Принцип создания скользящей опалубки основан на том, что скорость ее движения соот­ ветствует скорости схватывания бетона. Приме­ нение скользящей опалубки создает условия для быстрого возведения высоких силосов. Скорость

подъема опалубки в летнее время колеблется от 3 до 3,6 м в сутки (при трехсменной работе). Возведение силосов в скользящей опалубке целе­ сообразно при их высоте более 10 м. Скорость подъема переставной опалубки значительно мень­ ше (0,6...0,8 м в сутки) и стоимость возведения стен силосов с ее применением выше стоимости возведения в скользящей опалубке. Преимущест­ во ее — в возможности изменения толщины стен по высоте и армирование их сварными сетками.

Стены круглых силосов целесообразно выпол­ нять предварительно напряженными. При соот­ ветствующем обжатии бетона создаются условия, при которых стены не испытывают растягиваю­ щих напряжений. Натяжение арматуры может быть осуществлено ручным, термическим или ме­ ханическим способом. Наиболее рационален ме­ ханический — навивка высокопрочной проволо­ ки на готовые силосные банки намоточными ма­ шинами. Однако технология навивки напрягае­ мой арматуры требует не менее 1,5...2 м свобод­ ного пространства вокруг сооружения, поэтому применение этого способа исключается при возве­ дении силосных корпусов из сблокированных си­ лосов, располагаемых вплотную.

Стены монолитных железобетонных силосов проектируют из бетона класса не ниже В15 (марки 200), сборные — не ниже В25 (марки 300). Арматурную сталь для железобетонных силосов принимают в соответствии со СНиП 2.03.01-84.

При проектировании стен из стали предусмат­ ривают индустриальные методы их изготовления

имонтажа с применением: листов и лент больших размеров; способа рулонирования, изготовления заготовок в виде скорлуп, а также других пере­ довых методов; автоматической сварки с мини­ мальным количеством сварных швов, выполняе­ мых на монтаже.

13.2.Проектные решения

Взависимости от хранимого материала днища силосов проектируют из железобетонных плит с одним или несколькими разгрузочными отвер­ стиями со стальной полуворонкой и бетонными от­ косами, а также в виде сборной железобетонной или стальной воронки на все сечение силоса. Стены и днища силосов для абразивных и куско­ вых материалов защищают от истирания и разру­ шения при загрузке в соответствии с указаниями, приведенными в гл. 12. Материал для защиты стен и днища силосов выбирают в зависимости от физико-механических свойств хранимого материа­ ла. При проектировании силосов учитывают так­ же химическую агрессию хранимого материала

ивоздушной среды.

Надсилосные перекрытия проектируют из сбор­

ных железобетонных плит по сборным железо­ бетонным или стальным балкам, для силосов со стальными стенками допускаются из стали. Над­ силосные помещения и транспортные галереи выполняют с применением несгораемого облег­ ченного стенового ограждения или сборных же­ лезобетонных конструкций.

Наружные стены неотапливаемых подсилосных помещений проектируют из железобетонных па­ нелей, отапливаемых в подсилосной части — па­ нельными или кирпичными.

Колонны подсилосного этажа сборные железо­ бетонные. Фундаменты отдельно стоящих силособ и силосных корпусов выполняют в виде монолит­ ных железобетонных безбалочных плит, на скаль­ ных и крупнообломочных грунтах — отдельно стоящими, ленточными или кольцевыми. Свай­ ные фундаменты предусматривают в тех случаях, когда расчетные деформации естественного осно­ вания превышают предельные или не обеспечи­ вается его устойчивость, а также при наличии просадочных грунтов, в других случаях — при соответствующем технико-экономическом обосно­ вании.

Из надсилосных помещений должно быть не менее двух эвакуационных выходов, второй выход допускается через наружную стальную открытую лестницу, доходящую до кровли надсилосного помещения (при неблагоприятных климатических условиях ее ограждают холодными облегченными конструкциями), а также через конвейерные га­ лереи, ведущие к зданиям или сооружениям, обес­ печенным эвакуационными выходами. В этом слу­ чае конвейерные галереи и транспортируемые по ним материалы должны быть несгораемыми и уклон галерей отвечать требованиям, предъяв­ ляемым к путям эвакуации.

Из надсилосных помещений площадью до 300 м2 с числом работающих не более 5 человек в смену при хранении в силосах несгораемых материалов допускается предусматривать один эвакуацион­ ный выход на наружную открытую стальную лест­ ницу. Все силосные корпуса обеспечиваются лиф­ том для подъема людей на надсилосную галерею. Лестничные клетки в силосных корпусах, соеди­ ненных верхними галереями с производственными зданиями, допускается не устраивать.

Расстояние от наиболее удаленной части над­ силосного помещения до ближайшего выхода на наружную лестницу или лестничную клетку не более 75 м, при хранении в силосах несгораемых материалов — до 100 м.

Для силосов и силосных корпусов лестницы проектируют с шириной марша не менее 0,8 м и с уклоном не более 1: 1 . Наружные стальные маршевые лестницы, используемые для эвакуа­ ции людей, проектируют шириной не менее 0,7 м с уклоном не более 1 :1 и ограждением высотой 1 м. При числе работающих в здании и соединен­ ных с ним силосных корпусах в наиболее много­ численную смену не более 10 человек допускает­ ся увеличивать уклон лестницы до 1,7 : 1.

На кровле по периметру наружных стен силос­ ных корпусов высотой до верха карниза более 10 м выполняют решетчатые ограждения высотой не менее 1 м из несгораемых материалов.

При проектировании силосов для сыпучих ма­ териалов, пыль которых способна образовать при заполнении или разгрузке силосов взрыво­ опасные концентрации, предусматривают меро­ приятия, исключающие возможность взрывов, а также предупреждающие появление электро­ статических разрядов.

Предел огнестойкости стальных конструкций силосных корпусов и надсилосных галерей не менее 0,25 ч; огнезащита стальных колонн и перекрытий надстроек высотой более двух эта­ жей, а также несущих конструкций подсилосных этажей (колонн и балок под стены силосов) с пре­ делом огнестойкости не менее 0,75 ч.

При проектировании соединительных галерей между силосами или между силосными корпусами учитывают относительные смещения силосов или силосных корпусов, вызываемые неравномерными осадками и кренами.

13.3. Расчет

Силосы рассчитывают в соответствии со СНиП 2.01.0785 на нагрузки и воздействия:

постоянные — от веса конструкций; временные длительные — от веса сыпучих ма­

териалов, части горизонтального давления и тре­ ния сыпучих материалов о стенки силосов, веса технологического оборудования, принимаемого не менее 2 кН/м2 (200 кгс/м2), от усадки и ползу­ чести бетона, крена и неравномерных осадок, веса снегового покрова;

кратковременные — возникающие при изготов­ лении, перевозке и монтаже сборных конструк­ ций, от перепадов температуры, от части горизон­ тального давления сыпучих материалов, от дав­ ления воздуха при активной вентиляции и гомо­ генизации, от ветра;

особые — от сейсмических воздействий и дав­ ления, развиваемого при взрыве.

Аэродинамический коэффициент при расчете на ветровые нагрузки принимают по СНиП 2.01.0785. Аэродинамический коэффициент об­ щего лобового сопротивления силосов для расче­ та нижележащих конструкций (колонн и фунда­ ментов) допускается принимать: для одиночных силосов, расположенных от других на расстоя­ нии, большем трех диаметров силосов (по цент­ рам), 0,7; при меньшем 1,3; для сблокированных силосов 1,4.

Удельный вес сыпучих материалов приведен

втабл. 1.3. Коэффициенты надежности по нагруз­ ке для горизонтальных и вертикальных давле­ ний сыпучих материалов принимают 1,3; для тем­ пературных воздействий и для давления воздуха

всилосе 1,1. При расчете на сжатие (смятие) ниж­ ней зоны стен силосов, колонн подсилосного этажа, фундаментов и оснований, расчетную на­ грузку от веса сыпучих материалов умножают

териалов будет несколько меньше указанного в табл. Î.3.

Стены квадратных, многоугольных и круглых силосов диаметром до 12 м включительно, кроме расчета на прочность, рассчитывают на вынос­ ливость с коэффициентом асимметрии цикла ps =

— Р ь ~ 0,85 при стенах с предварительным на­ пряжением и ps = ç>b = 0,7 при ненапряженных стенах.

Силосы при загружении горячим сыпучим ма­ териалом е температурой нагрева бетона выше 70 °С рассчитывают с учетом кратковременного

идлительного действия температуры по первой

ивторой группам предельных состояний. Если температурный перепад в стене больше 30 °С, усилия в стенах от действия температуры опре­ деляются в зависимости от жесткости сечений с учетом трещин. При внецентренной загрузке и выгрузке силосов диаметром 12 м и более его сте­ ны проверяют на действие несимметричного дав­ ления сыпучего материала.

Нормативное горизонтальное давление сыпу­ чего материала на стены силосов принимают равномерно распределенными

где у , / — удельный вес и коэффициент трения сыпучего материала о стену; р = Alu — гидрав­ лический радиус сечения; А и и — площадь и пе­ риметр горизонтального сечения силоса; е — основание натуральных логарифмов (табл. 13.3); г — расстояние от верха засыпки материала; к = tg2 (45 — ф/2) — коэффициент бокового дав­ ления; ср — угол внутреннего трения сыпучего материала.

Основное нормативное вертикальное давление сыпучего материала

Полное нормативное (длительное и кратковре­ менное) горизонтальное давление сыпучего ма­ териала на стены силосов

где а — поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные давления при заполнении и опо­ рожнении силосов, обрушении сыпучего мате­

риала и при работе систем пневматического вы­ пуска (табл. 13.4).

, Кратковременная часть полного горизонталь­

где у — удельный вес засыпки; h3 — высота за­ сыпки над днищем.

Вертикальное давление сыпучего материала в пределах наклонного днища или воронки силоса принимают постоянным, равным вычисленному для верха наклонного днища или воронки.

Круглые силосы рассчитывают на осевое растя­

где F — расчетная растягивающая сила, кН (тс);

При расчете прочности стен круглых силосов на центральное растяжение работа бетона не учи­ тывается. Стены квадратных и многоугольных си­ лосов рассчитывают на внецентренное растяже­ ние Осевое растягивающее усилие определяют по формуле (13.7), в которой d принимается равным размеру силоса в свету.

Коэффициент условий работы бетона для стен, возводимых в скользящей опалубке, принимают равным уь = 0,75, при этом по СНиП 2.03.01-84 коэффициент уЬ2, учитывающий длительность

действия нагрузки, равен 1.

Расчет стен по образованию в их нормальных сечениях трещин при центральном растяжении

где F — расчетное значение растягивающей силы, кН; Fсгс — усилие, воспринимаемое сечением

при образовании трещин, кН; уп — коэффициент надежности по назначению, равный 0,95.

Расчетное значение растягивающего усилия определяется с коэффициентом надежности по нагрузке у^ = 1.

Усилие, воспринимаемое сечением при образо­ вании трещин,

осевому растяжению, МПа; а — отношение моду­ ля упругости арматуры к начальному модулю упругости бетона (а = E jE b); А — площадь сече­ ния стены высотой 1 м, см2; A s — площадь сече­ ния арматуры, см2; S shr = obA s — растягиваю­

щее усилие, вызванное стесненной усадкой бето­ на, кН; оь — напряжение в арматуре, вызван­ ное усадкой бетона и принимаемое для бетона класса ВЗО и ниже равным 30 МПа. Р — усилие предварительного обжатия с учетом потерь пред­ варительного напряжения в арматуре по СНиП 2.03.01-84.

При несоблюдении условий (13.8) стены рас­ считывают на раскрытие трещин.

Расчет по раскрытию трещин выполняют на действие расчетных нагрузок при у ^ — 1 по усло­ вию

где асгс — ширина раскрытия трещин от внешних

где Ô — коэффициент, учитывающий вид напря­ женного состояния (для растянутых элементов Ô = 1,2); ф/ — коэффициент, учитывающий дли­ тельность действия нагрузки (при кратковремен­ ной ф/ = 1, при длительной ф/ = 1,5); Т) — коэф­

фициент, учитывающий вид и профиль арматуры (для стержней периодического профиля т) = 1; для проволоки классов Вр-I, Вр-П, канатов клас­

коэффициент армирования сечения, принимаемый не более 0,02; d — диаметр растянутой арматуры, мм.

Стальные стены круглых силосов рассчитывают на то же сочетание нагрузок, что и железобетон­ ные. Стены должны быть проверены на устойчи­ вость с коэффициентом условий работы, равным единице. На выносливость стальные стены допус­ кается не рассчитывать.

Для стальных силосов учитывают температур­ ные воздействия от суточного изменения темпе­ ратуры, вводя дополнительное нормативное дав­ ление сыпучего материала и считая его равномер­ но распределенным по периметру и высоте

at — коэффициент линейной температурной де­ формации материала стен равный для стали 1,2 X

X 10 5; Тг — суточная амплитуда температуры наружного воздуха; Ет — модуль сжатия сыпу­ чего материала; t — приведенная толщина стен­ ки по вертикальному сечению, м; d — внутренний радиус круглого силоса или сторона квадратного силоса; Ес — модуль упругости материала стен; V— начальный коэффициент поперечной дефор­ мации (коэффициент Пуассона) материала запол­ нения силоса.

Места изменения формы стальной оболочки, в частности зоны сопряжения цилиндрической части с конусной или с плоским днищем, а также места резкого изменения нагрузки проверяют на дополнительные местные напряжения с коэф­ фициентом условий работы, равным 1,4.

При симметричной загрузке и разгрузке сыпу­ чего материала стены стальных силоСов прове­ ряют на прочность по СНиП 11-23-81* с коэффи­ циентом условий работы Д 8.

Колонны подсилосных этажей допускается рассчитывать по схеме стоек, заделанных в фун­ дамент, с учетом фактического защемления в дни­ ще силоса на внецентренное сжатие. При дей­ ствии на силосный корпус значительной горизон­ тальной нагрузки может возникнуть отрыв по­ дошвы фундамента, при этом в наименее нагру­ женных колоннах появятся растягивающие уси­ лия, и тогда колонны должны быть рассчитаны на внецентренное растяжение.

При расчете колонн учитывают дополнительные

мый отклонением верха колонн и смещением сбор­ ных плит днища и воронок в пределах допусков,

где N — продольная сила в колонне, кН; е — эксцентриситет, принимаемый 0,025 м.

При действии изгибающих моментов в двух на­ правлениях (М х и М у) необходимо производить