Основы расчета стальных листовых конструкций. Силосы и бункера: классификация, конструктивные решения и особенности работы

Листовые конструкции представляют собой различные сооружения типа оболочек, несущей основой которых являются плоские или изогнутые металлические листы (пластинки и оболочки). Они применяются для хранения, перегрузки, транспортировки, технологической переработки жидкостей, газов и сыпучих материалов. Листовые конструкции широко применяются во всех областях промышленности и составляют по массе около 20 % всех применяемых М/К.

Листовые конструкции классифицируются по назначению:

1. резервуары для хранения жидкостей (нефти, нефтепродуктов, кислот, сжиженных газов и пр.);

2. газгольдеры для хранения и выравнивания состава газов;

3. бункеры и силосы для хранения и перегрузки сыпучих материалов (руды, угля, цемента, песка и т.п.);

4. листовые конструкции доменных цехов (кожухи доменных печей, воздухонагреватели, пылеулавливатели и др.);

5. листовые конструкции специальных технологических установок (химических и нефтеперерабатывающих заводов);

6. трубопроводы большого диаметра для транспортировки воды и газов.

Элементами, образующими листовую конструкцию, являются плоские металлические листы – пластинки или изогнутые листы – оболочки. Работа и расчет пластинок и оболочек зависят от их геометрических параметров.

Работа и расчет плоских пластинок зависят от отношения , где l – пролет пластинки или наименьший размер в плане при опирании пластинки по контуру, t – ее толщина.

Пластинки малого прогиба имеют отношение . Такие пластинки работают только на изгиб. Напряжениями от распора пренебрегают, если

Пластинки большого прогиба имеют отношение . Такие пластинки работают на совместное действие изгиба и растяжения. У них .

Гибкие пластинки (мембраны) имеют отношение и работают как гибкие нити только на растяжение от распора.

Поверхность оболочек образуется изгибом листов по заданному радиусу кривизны. Оболочки, изогнутые в одном направлении с постоянным радиусом кривизны, называются цилиндрическими; если этот радиус изменяется вдоль оси вращения по линейному закону, получается коническая оболочка. Если оболочка образована изгибом листа во взаимно перпендикулярных направлениях, получается сферическая оболочка.

Работа и расчет оболочек зависят от отношения ее радиуса кривизны к толщине .

Тонкие оболочки листовых конструкций имеют отношение .

Равновесие элемента тонкой оболочки при определенных условиях соблюдается при наличии только осевых сил без изгиба (безмоментная теория расчета).

К таким условиям относятся:

1. сплошные осесимметричные нагрузки без резких изменений интенсивности;

2. участок оболочки должен быть сплошным, достаточно удаленным от так называемых краевых линий, препятствующих или искажающих плавность деформаций оболочки.

акие линии образуются ребрами жесткости, днищами, резкими изменениями толщины, острыми перегибами.

 

Деформация оболочки в этих местах стеснена, на некотором участке происходит местный изгиб, которым нельзя пренебречь.

Возникновение изгибающих моментов у краевых линий называется краевым эффектом.

Напряжение для некоторых оболочек простейших форм:

1. Шаровая оболочка ,

где P – внутреннее давление;

r – радиус сферы; t – толщина оболочки;

2. Цилиндрическая оболочка ;

Оболочки, как правило, испытывают двухосное напряженное состояние. Проверка их прочности производится по приведенным напряжениям

Проверка оболочек на устойчивость заключается в том, чтобы расчетные напряжения в оболочке от нагрузки не превышали критических которые зависят от вида оболочки, отношения, напряженного состояния и материала.

Приемные бункеры-накопители и силосы

Приемные бункеры-накопители и силосы служат для хранения сыпучих материалов, как то песок, цемент, угль, известь, гравий, кокс и другие подобные материалы, а также для хранения сыпучих сельскохозяйственных продуктов, таких как зерно.

При выборе параметров сооружения, играет роль совокупность следующих факторов:

· его компоновка;

· необходимый запас материалов;

· применимый метод загрузки и выгрузки;

· тип несущей конструкции;

· физические характеристики материалов (плотность, угол откоса, размеры);

· экономические требования.

Бункеры-накопители

Приемные бункера используются в сельском хозяйстве, угольной промышленности, горнорудной промышленности, в производстве материалов для строительства, в химической промышленности.

Бункера часто изготавливаются из железобетона. Конструкция может быть монолитной или сборной.

Бункер-накопитель загружается сверху, а разгружается через специальные воронки, находящиеся в нижней его части.

Наиболее удобная форма для бункера квадратная или прямоугольная. Внутреннее устройство может быть одиночным или многоячеистым. Второй вид устройства, как правило, являет собой ячейки размером 6-8 м, высота которых колеблется от 9 до 12м.

Внутри бункер может быть облицован стальными листами, деревянным настилом или решеткой. Внутренняя облицовка призвана защитить конструкцию от повреждений, возможных при загрузке емкости материалами, такими как руда, уголь, щебень, песок и т.д.

Дно бункера оборудовано особым образом. С виду это воронка с небольшим уклоном, превышающим угол нормального откоса сохраняемого материала на 5-10%.

Бункер сборной конструкции составлен из вертикальных стенок, колонн и составных наклоненных треугольных плит. Элементы соединяются между собой методом сварки соединительных накладок с закладными частями. Наклонные и вертикальные стенки сооружения рассчитаны на давление сыпучего материала и легко переносят постоянные и временные нагрузки.