SILOSY NA MATERIAŁY SYPKIE

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "SILOSY NA MATERIAŁY SYPKIE"

Dorota Kurowska
7 lat temu
Przeglądów:

1 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-

2 Silosy a zasobniki Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych 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. klasyczny podział na silosy i zasobniki -2-

3 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-

4 Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych -4-

5 -5-

6 -6-

7 -7-

8 Zalety silosów stalowych: Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych 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-

9 Obciążenia Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych Obciążenie silosu materiałem sypkim, a) schemat, b) przebiegi zmienności obciążeń Teoria Janssena stały stosunek naporu poziomego do pionowego wywołanego przez materiał sypki. -9-

10 Obciążenia w silosach i zbiornikach według normy PN-EN , Eurokod 1 Oddziaływania na konstrukcje, część 4: silosy i zbiorniki Kształty i oznaczenia wymiarów silosów, -10-

11 Ograniczenia stosowalności normy: h b < 10 d ; 100m d c < 60 c h b < ; m Definicje: h c Silos retencyjny: dno jest płaskie oraz 0, 4 d h Silos niski: 0,4 < c < 1, 0 d h Silos średnio smukły: 1,0 < c < 2, 0 d h c Silos smukły: 2, 0 d c c c c -11-

Klasy oceny oddziaływań według tabl. 2.1.

12 Klasy oceny oddziaływań według tabl 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

13 -13-

14 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-

15 Tarcie o ścianę pionowa zależy od rodzaju powierzchni ściany (tabl. 4.1) -15-

16 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-

17 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-

18 A) Napór przy napełnieniu komory - poziome: p hf (z) = p hoy J (z) - tarcie: pwf (z) = µ phoy J (z) p ho - pionowe: p vf (z) = Y J (z) K p = γ K ho z o z 1 = o K µ Y J(z) A U = 1 e z z 0 Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych Wypadkowa wartość charakterystyczna siły pionowej od tarcia: n zsk z = 0 p wf (z) dz = µ p ho [ z z Y ] o J(z) B) Obc. przy opróżnianiu: p = C p - poziome: he h hf - od tarcia: p we = C wp wf -18-

19 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: e C h = 1,15 + 1,5(1 + 0,4 ) C op d C = 1,4(1 + 0,4 e w = max(e f,e o ) e d c c e f mimośród górnego stożka nasypowego, e o mimośród liczony od środka otworu wysypowego Wypadkowa wartość charakterystyczna siły pionowej od tarcia: n zsk z = 0 p we(z) dz = C w µ p ho [ z z Y ] o J(z) - silosy niskie i średniej smukłości (rys. 5.6) -19-

20 Obc. przy napełnianiu: p = p Y - poziome: hf ho R - tarcie: p wf = µ phf -20-

21 z h o Y = 1 + z o h o h o n = (1 + tan φ r )(1 ) z R 1 W silosie kołowym: h o = r tan φ 3 Obciążenie lejów r Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych o n Leje strome (ośrodek sypki samoistnie przesuwa się) i płytkie (zawartość nie przesuwa się) Rys

22 -22-

23 -23-

24 Średnie parcie pionowe na poziomie punktu przejścia: p = vft C b p vf C b = 1,3 (klasa 1) W przypadku obciążenia dynamicznego C b = 1,6-24-

25 -25- Średnie parcie w ośrodku sypkim leja: n h vft n h h h v h x p h x h x 1 n h p + γ = Leje strome: rys. 6.4

26 Parcie normalne: p = F p nf f v tarcie powierzchniowe: p = µ tf h F f p v -26-

27 b współczynnik empiryczny = 0,2 Sytuacje obliczeniowe według tabl. A2-27-

28 -28-

29 Współczynnik tarcia o ścianę z blachy fałdowej (Rys. D1) µ eff = ( 1 a ) tan φ + a µ φ i - kąt stoku naturalnego b w a w = b + b w i w i w w Właściwości ośrodków rozdrobnionych według Tabl. E1-29-

30 -30-

31 -31-

32 Obliczenia statyczne (metoda zależy od klasy konsekwencji) -32-

33 -33-

34 -34-

35 -35-

36 -36-

37 Do obliczeń silosów klasy CC1 można przyjmować wartości sił wewnętrznych wyznaczone wg wzorów: Siła równoleżnikowa (rozciągająca) w pobocznicy komory: n θ = γ F p 2 he d Siła południkowa (ściskająca w pobocznicy komory, wywołana tarciem materiału magazynowanego o ścianki): n x z = nzsk = 0 p we(z) dz = C w µ p ho [ z z Y ] Siła równoleżnikową (rozciągająca) w powłoce stożkowego leja: ' pnf d nθ = γf 2sin α p nf - sumaryczne obciążenie normalne leja ponad rozpatrywanym przekrojem: o J(z) p ' nf = p ne sin 2 α + p te cos 2 α -37-

38 Siła południkowa (rozciągająca) w powłoce stożkowego leja: pvft d Q n φ = γasym γf + 4sin α π d sin α γ asym współczynnik zwiększający ze względu na niesymetryczny rozkład obc. p vft - 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-

39 Obliczenia MES Przykład podziału płaszcza i leja na elementy skończone -39-

40 Formy zniszczenia sprawdzane przy projektowaniu silosów: -40-

41 STAN GRANICZNY LS1 Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych -41-

42 STAN GRANICZNY LS3 Stateczność Metoda ogólna (nawiązanie do normy PN-EN ) -42-

43 -43-

44 -44-

45 Połączenie leja z płaszczem Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych -45-

46 -46-

47 Uproszczone reguły dla silosów w klasie konsekwencji CC1 (załącznik A) -47-

48 STAN GRANICZNY LS1 Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych -48-

49 STAN GRANICZNY LS3 Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych -49-

50 -50-

51 -51-

52 Połączenie leja z płaszczem -52-

53 -53-

54 -54-

55 -55-

56 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-

57 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-

58 -58- ZALECENIA PROJEKTOWE

59 ZASOBNIKI Konstrukcje powłokowe - Katedra Konstrukcji Budowlanych -59-

60 -60-

61 Rozkład obciążenia od leja wysypowego -61-

62 -62-

63 -63-

Podobne dokumenty

Badania stalowych silosów do składowania biomasy

Badania stalowych silosów do składowania biomasy Dr hab. inż. Eugeniusz Hotała mgr inż. Kamil Pawłowski Politechnika Wrocławska 14 1. Wprowadzenie Biomasa to podatne na rozkład biologiczny frakcje produktów