Силосы. Расчет и конструирование

Силосы - саморазгружающиеся хранилища сыпучих материалов, имеющие большую глубину по сравнению с размерами сооружения в плане, т.е. h/r>3...4.

1 - силосы (банки)

2 - колонна

3 - надсилосная галерея

4 - сыпучие материалы

 

Силосы бывают отдельные и групповые.

 

По форме:

- цилиндрические

- призматические (с 4, 6, 8 гранями)

 

Для цилиндрических оптимальный размер 6 м, для квадратных - 3...4 м. Полная высота типовых силосов принята 15...42,6 м.

Силосы сооружают сборными и монолитными. Монолитные возводятся в скользящей или переставной опалубке. Толщина стенок 180...240 мм. Стенки армируют преимущественно арматурой класса А-II в виде сеток. Сборные элементы стенок призматических силосов могут быть гладкими толщиной 100 мм или ребристыми с толщиной стенки 60 мм.

Класс бетона не ниже В25. Цилиндрические сборные силосы возводят из кольцевых или сегментных элементов. Кольцевые элементы применяют при диаметре до 3 м, т.к. при больших размерах возникают трудности в транспортировании. Наибольшее распространение получили силосы из сегментных элементов. В этом случае каждое кольцо может собираться из 4-х, 6-ти или 8-ми элементов криволинейного очертания, соединенных на болтах или сваркой закладных деталей.

При сборке колец большого диаметра целесообразно применять предварительное напряжение.

 

Армирование стенок силосов:

 

10 - кольцевая рабочая арматура;

11 - вертикальная арматура;

12 - шпильки.

 

 

Расчет силосов включает расчет стенок банок, днища, колонн, фундаментов, элементов надсилосной галереи и покрытия. Стенки силосных банок испытывают растяжение в горизонтальном направлении и внецентренное сжатие в вертикальном при действии нагрузок от с/в, давления сыпучего материала, веса конструкций покрытия и снеговой нагрузки на покрытие, ветра.

Ученые Янсен и Кенен (1895 г.) установили, что в следствие скольжения между сыпучим материалом и стенками силоса возникают силы трения, что свидетельствует о том, что часть вертикальных нагрузок передается на стенки силоса.

Однако с течением времени было определено, что теория Янсена-Кенена не совсем соответствует действительности. В результате многочисленных исследований были установлены 2 формы истечения сыпучих материалов:

 

I II

I- свидетельствует о

истечении материала

по прямой линии сверху вниз по оси силоса;

 

II - несколько сложнее.

Рассмотрим 3 случая:

 

1 - сыпучий материал расположен горизонтально (1/3h силоса);

2 - происходит искривление линий;

3 - зона неподвижного зерна.

 

Кроме истечения зерна идет подача зерна через галерею.

Сыпучий материал создает как горизонтальное давление , так и вертикальное, возникающее в следствие трения его о стенки, равное , где µ- коэффициент трения сыпучего материала о стенки силоса.

- растягивающее усилие в стенках круглого силоса от давления , нормально приложенного к поверхности.

- площадь сечения горизонтальной арматуры на единицу высоты стенки.

В вертикальном направлении расчет производят на действие сжимающего усилия от массы всех вышерасположенных конструкций, снега и усилия, вызванного в стенке трением сыпучего материала. Обычно наиболее опасным является сечение у воронки или у фундаментной плиты. Ячейку отдельного квадратного в плане силоса рассчитывают на каждом ярусе высоты как замкнутую раму при воздействии внутреннего давления . Стенки в этом случае испытывают растягивающие усилия и изгибающие моменты в углах и в пролете .

 

График давления зерна на стенки:

 

В результате неоднородной структуры сыпучих материалов давление зерна по сечению распределено неравномерно, т.е. производится расчет сечения в местах максимального давления сыпучего материала.