ОПЗ. Лекция 1(17) Конструктивные схемы
 Скачать 4.59 Mb.
|
|
ρ плотность материала см. риса. Горизонтальное статическое (нормативное) давление вычисляют по формуле 2 0 k 2 k 1 ( 4 где φ — угол естественного откоса сыпучего материала, равный 30— 45° в зависимости от вида сыпучего. Расчетные давления р и р определяют умножением их нормативных значений р к1 и р к2 на коэффициент надежности по нагрузке γ f =1,3. При загрузке бункеров грейферами большой мощности с некоторой высоты расчетные давления умножают на коэффициент динамичности 1,4 dyn k ; при загрузке бункеров транспортерами коэффициент динамичности не учитывают. Расчетное давление на наклонные стены — нормальное р п и касательное pt — определяют по формулам (рис. 4,a): 2 2 n 1 2 p= p c o s + p s i n ; (2) t 1 2 p = ( p - p) s i nc o s; (3) Рис. 4. К расчету бункеров а – к определению давления на наклонную стену воронки б геометрические параметры стен бункера в – к определению эквивалентных размеров трапециевидной стены воронки К ним добавляют составляющие отвеса наклонной стены g с коэффициентом надежности 1,1): g n = gcosα; g, = gsin α (4) Бункера представляют собой сложные пространственные системы, расчет которых даже в упругой стадии чрезвычайно затруднителен. В этом отношении проще бункера лоткового типа (рис. б, которые можно рассчитывать как пространственные складчатые системы (например, по методу В. 3. Власова). Одиночный прямоугольный бункер может разрушится по нескольким схемам вследствие местного изгиба стен, разрыва стен от горизонтального внутреннего распора, отрыва воронки, изгиба бункера в целом с изломом по нормальным или наклонным сечениям (рис. Прочность против всех возможных разрушений должна обеспечиваться расчетом. Стены под действием нагрузки, нормально направленной к их поверхности, испытывают местный изгиб. Каждую стену рассчитывают на местный изгиб самостоятельно. Взаимное влияние соседних стен учитывают приближенно, полагая, что по линии их контакта стена защемлена. Помимо изгиба стены бункера испытываю растяжение вертикальные стены — в горизонтальном направлении, наклонные — в обоих направлениях. Рис. 5. Расчетные схемы возможного разрушения бункера вследствие а — изгиба стен из своей плоскости б — разрыва стен бункера горизонтальными силами в — отрыва воронки г — изгиба вертикальной стеиы бункера в своей плоскости по нормальному или наклонному сечению 1 — трещины от изгиба стены из своей плоскости снаружи бункера 2 — тоже, внутри бункера 3 — трещины от усилий, действующих в плоскости стен бункера Трапециевидные плиты (см. рис. 4, б) приближенно рассчитывают на среднюю равномерно распределенную нагрузку с интенсивностью 1 2 2 2 0 2 2 1 21 2 ( 1 / 3 ) c o s s i n ( 4 5 0 , 5 ) 1 / () 3 / , n P h t g a a a h h заменяя трапециевидное очертание прямоугольным с расчетными размерами сторон (рис. в Моменты определяют по справочным таблицам, считая, что плиты оперты по контуру и защемлены потрем сторонам. В плитах растянутые зоны от изгибающих моментов образуются в пролете — с наружной стороны бункера, вблизи ребер — с внутренней стороны. Это способствуем образованию трещин, показанному на рис. Растягивающие усилия в сторонах бункера вдоль размеров аи находят по выражениям p nd — среднее нормальное давление на стену а, б' — размеры бункера в плане на уровне рассматриваемой полосы плиты α — угол наклона плиты, для вертикальной стенки равен 90°. Арматуру плит подбирают по расчету прямоугольных сечений, подверженных внецентренному растяжению. Меньший расход арматуры в стенах бункера достигается, если их расчет на изгиб из своей плоскости производить на стадии предельного равновесия в предположении образования в стенах пластических линейных шарниров по форме трещин (риса) и существенного перераспределения внутренних моментов. Поскольку при этом происходит значительное раскрытие трещин, этим методом пользуется в случаях, когда содержимое бункеров не оказывает агрессивного воздействия на арматуру. Проверку прочности бункера на растяжение горизонтальными силами и N b (рис.5,б) производят для вертикальных и наклонных стен отдельно в предположении, что растягивающие усилия воспринимаются одной горизонтальной арматурой. Прочность воронки на отрыв (рис.5,в) проверяют в её верхнем основании, где действуют максимальные растягивающие усилия вдоль ската воронки N. Эти силы от массы содержимого бункера F 1 и веса воронки F 2 для ската с углом наклона α N=(F 1 + F 2 )/2(a + b)sin α. (8) Они передаются только на одну арматуру (скатную, с помощью которой воронка присоединена к вертикальным стенам бункера. Прочность бункера на изгиб в целом (рис.5,г) рассчитывают по нормальному сечению на действие изгибающего момента, а также по наклонному сечению на действие поперечной силы подобно расчету железобетонных балок. При расчете по нормальному сечению учитывают горизонтальную арматуру, попадающую в растянутую зону (пересекаемую трещиной. Коэффициент условий работы арматуры принимают равным 0,8. При расчете по наклонному сечению учитывают также и вертикальную арматуру. Стены воронки монолитного бункера армируют плоскими двойными сетками, сварными или вязаными, с ортогонально размещенными рабочими стержнями (риса, б, г. Кроме того, по ребрам устанавливают дополнительные наружные угловые сетки, а для армирования изнутри — отдельные стержни (рис. 6, в) Течки армируют гнутыми сетками (рис.6,д). Вертикальные стены бункера армируют, следуя обычным правилам. В сборных бункерах общие принципы армирования сохраняются. Рис. 6. Детали армирования воронки бункера а — разрез б план (показаны сетки основной арматуры в — план (показана дополнительная арматура углов г—сварная сетка воронки д — армирование течки сварной сеткой 2. СИЛОСЫ Силосами называют емкости для хранения сыпучих материалов при соотношении глубины h и размеров в плане аи см. риса, отвечающем условию а (где а. Трение сыпучих материалов о стены силосов, возникающее в процессе истечения содержимого, велико и потому учитывается в расчетах. Силосы отдельные или объединенные в корпуса входят в состав производственных объектов промышленных (силосы для цемента, угля, соды и т.п.) или сельскохозяйственных (элеваторы для зерна. Поверху силосного корпуса предусматривают галерею для загрузочного оборудования, снизу — подсилосное помещение для разгрузки содержимого в транспортные механизмы (рис. По форме силосы могут быть цилиндрическими или призматическими с четырьмя, шестью, восемью гранями. По затрате материалов и стоимости возведения для цилиндрических силосов оптимальный размер диаметрам, для квадратных в плане — оптимальный размер стороны 3÷4 м. Объемно-планировочные решения силосных корпусов элеваторов унифицированы. Серия чертежей ИС-01-09 включает унифицированные одиночные и групповые, однорядные и двухрядные диаметром 6 м, полной высотой корпусам, вместимостью 250…3000 м, а также диаметром 12 м, высотой 24,6…42,6 м, вместимостью 1700…12 000 м 3 Для зерновых элеваторов рекомендованы к применению силосы трех типов с размерами в плане 36×24; 36×18 им. Длина корпуса может быть и больше, но она не должна превышать 48 м для круглых им для квадратных силосов. Это ограничение диктуется необходимостью устройства температурно-усадочных швов. Рис. 7. Схемы монолитных силосных корпусов ас цилиндрическими силосами; б — с квадратными в плане силосами; 1 — надсилосная галерея 2 — силос подсилосный этаж Типовой размер высоты силосов принят 30 м, на грунтах высокой прочности (скальные) она может быть увеличена дома в некоторых случаях и более. В корпусах, состоящих из цилиндрических силосов, пространство между цилиндрами (звездочки) также используют для хранения сыпучих материалов. Силосы сооружают монолитными и сборными. На рис приведены схемы монолитных силосных корпусов с круглыми и квадратными в плане силосами. Минимальная толщина стен монолитных силосов установлена по условию недопущения разрывов в бетоне при перемещении скользящей опалубки, в которой они возводятся. Для круглых силосов толщина стен принимается при диаметре 6 м – наружных и внутренних соответственно мм и мм, при диметре 12 м – 240 мм. У квадратных силосов толщина стен принимается 160 мм и 150 мм для наружных и внуттенних соответственно. Подобную компоновку сохраняют ив сборных силосных корпусах. На рис. 8 поясняется конструктивное решение сборных квадратных в плане силосов. Их комплектуют из элементов трех типоразмеров пространственного блока в виде замкнутой рамы, Г-образного и плоского (риса и б. Номинальный размер высоты сборного ярусам. Объединяют отдельные силосы в силосный корпус с помощью оцинкованных болтов (рис. 8, в. Рис. 8. Сборные силосные корпуса с квадратными в плане силосами а — схемы разреза и планов б — сборные элементы в — деталь сопряжения сборных элементов по внутренним углам 1…3— сборные элементы 4 -болт Сборные цилиндрические силосы малого диаметрам) можно монтировать из цельных колец, однако такие силосы применяют редко. Сборные силосы с номинальным диаметром 6 м компонуют, как показано на риса. Каждый ярус состоит из четырех элементов, соединяемых болтами (рис.9,б). Сборные элементы могут быть гладкими (толщиной 100 мм) и ребристыми (с толщиной стен 60 мм и высотой ребер 150 мм. Рис. 9. Сборные силосные корпуса с цилиндрическими силосами а—фрагмент плана корпуса б конструктивная схема яруса Применяют сборные восьмигранные силосы (рис) из элементов двух типоразмеров пространственного блока в виде замкнутой рамы и плоских ребристых плит. Соединение сборных элементов предусмотрено на болтах. Эта конструкция не получила широкого распространения. Рис. 10. Конструктивная схема сборного восьмигранной силоса Разработана конструкция сборных круглых силосов большого диаметрам) из панелей-оболочек каннелюрного типа (рис. 11) с номинальными шириной 1,54 ми высотой 3 м. Панели снабжены торцовыми ребрами, в наружных пазах которых помещают предварительно напрягаемую кольцевую арматуру силоса. Натяжение этой арматуры производят при укрупнительной сборке отдельных поярусных царг на особом стенде, в котором внутренний распор царг создается сжатым воздухом. После натяжения арматуру защищают цементным раствором, наносимым способом торкретирования. Рис. Конструктивные схемы сборного круглого cилоса диаметром 12 мс панелями каннелюрного типа а — разрез б — план в — деталь плана 1— панели-оболочки; 2 — металлические воронки — железобетонные свай Стены круглых монолитных силосов обычно доводят до фундаментной плиты. В подсилосной части стены усиливают пилястрами, на которые сверху опираются воронки (риса. Устраивают также плоские днища на своих колоннах с забуткой поверху (рис. 12,б).Сборные круглые силосы вместе с воронками (которые также могут быть сборными) опираются в подсилосном помещении на П-образные рамы (рис. в. Опирание квадратных силосов решается аналогично. Рис. 12 Конструктивные схемы опирания цилиндрических силосов а — монолитных с монолитными воронками б — сборных со сборными воронками в — монолитных с плоским днищем 1 — монолитная воронка стены силосов; 3 пилястры 4 — фундаментная плита 5 — П-образные рамы 6 — сборная воронка 7 — стеновое ограждение 8 — колонны 9 —забутка; 10 плоское днище. Давление от сыпучего материала — вертикальное p k1 (нормативное) и горизонтальное р нормативное) — на глубине у от уровня загрузки определяют по формулам, выведенным теоретически и уточненным экспериментально (риса, б / 1 2 1 2 0 ( 1 ) / ; ( 2 2 ) ; ( 2 3 ) ( 4 50 , 5 ) ( 2 4 ) ky n A k d y n k k pk Fe u pk p kt g где А, u — соответственно площадь и периметр сечения силоса ρ — плотность материала µ — коэффициент трения сыпучего материала о вертикальные стены, равный 0,4…0,8 в зависимости от материала k dyn — коэффициент, учитывающий динамическое воздействие сыпучего материала, возникающее в процессе разгрузки, и некоторые другие явления, не учитываемые теоретическим выводом его принимают равным 2 при расчете горизонтальной арматуры нижней зоны стен на 2/3 их высоты, а при расчете конструкции днищ и воронок, в остальных случаях. Рис. 13. К расчету стен цилиндрических силосов а — вертикальный разрез по силосу б — эпюра нормального давления в сыпучем материале силоса в — к расчету кольцевого усилия г—внутреннее давление от сыпучего материала на кольцевой элемент силоса Вертикальное давление, передающееся стене силоса вследствие трения сыпучего материала (рис. 13, г) 2 Расчетное значение нагрузки от сыпучих материалов определяют по формулам 1 1 2 2 /; /; kf k kf k p p pp (25) где f — коэффициент надежности по нагрузке k — коэффициент условий работы конструкции. Коэффициент γ f для сыпучих материалов принимают 1,3; при расчете на сжатие нижней зоны стен силосов, колонн подсилосного этажа и фундаментных плит значение расчетной нагрузки от массой сыпучих материалов умножают на коэффициент 0,9. Коэффициент γ k при расчете горизонтальной арматуры для нижней части стен (на 2/3 ее высоты) круглых внутренних силосов в корпусах с рядовым расположением, а также прямоугольных наружных и внутренних силосов при размерах сторон дом принимают 2; при расчете конструкций плоских днищ без забуток и воронок и для плоских днищ с забутками толщиной 1,5 ми более — 2. В неоговоренных случаях γ k =1. Стена цилиндрического силоса растягивается горизонтальным усилием рис. 13, в) 2 2 N p R (26) Стена силоса любой формы в вертикальном направлении сжимается погонным усилием (см. а) 1 1 (/) ( ) ( / ) k f k NA uyp (27) Нормальное давление по скату воронки силоса вычисляют, как в бункерах, по выражению (15). Площадь сечения горизонтальной арматуры цилиндрических силосов на единицу высоты стены находят по выражению A S =N 2 /Rs. По усилию 1 N (нам длины периметра горизонтального сечения силоса) с учетом вертикального давления от всех вышерасположенных конструкций проверяют прочность стен силоса как сжатых элементов в наиболее загруженных местах (у воронки или фундаментной плиты. Ячейку квадратного монолитного силоса рассчитывают на каждом ярусе высоты как замкнутую раму под воздействием внутреннего давления р 2 (рис.14,а). Стена испытывает растяжение усилием / 2 pl и изгиб моментами в углах ив пролете (рис. 14,б—г). Для силосов применяют бетон класса не ниже В. Стены монолитных силосных корпусов возводят обычно в скользящей опалубке, удерживаемой на домкратных рамах. Поэтому армируют стены в горизонтальном направлении отдельными стержнями сравнительно небольшой длины с шагом стержней 100…200 мм толщина защитного слоя должна быть не менее 20 мм. Стыки стержней делают вразбежку с перепуском концов 60 мм. В силосах малого диаметра предварительное напряжение стен не производят, для армирований применяют арматуру класса A-III (периодического профиля. Стены круглых силосов диаметром дом достаточно армировать одиночной горизонтальной арматурой (риса, однако в наружных стенах силосов на 2 /3 высоты от днища необходимо двойное армирование (рис б) для восприятия изгибающих моментов, образующихся при шахматном заполнении силосов корпуса. Рис. 14. К расчету стен силоса, квадратного в плане а — расчетная схема б — эпюра изгибающих моментов в — моменты и силы в стенах силоса по сечению А—А; г — тоже, по сечению Вертикальные стержни принимают диаметром 10 мм с шагом 300…350 мм для наружных стен силосов и 400…500 мм для внутренних. Общее сечение вертикальных стержней назначают не менее 0,4 % сечения бетона. Часть вертикальных стержней устанавливают в виде вязаных каркасов (рис. 15, в) через 1…1,5 м, один от другого, что обеспечивает проектное положение горизонтальной арматуры при бетонировании. Стыки вертикальных стержней делают вразбежку с перепуском концов на 35d. Рис. 15. Детали армирования стен цилиндрических монолитных силосов а — одиночное б — двойное в — вертикальный вязаный каркас г — дополнительное армирование в местах сопряжения соседних силосов; 1 — вертикальные стержни 2 — стержни кольцевой рабочей арматуры соединительные шпильки 4, 5 — хомуты дои после укладки горизонтальных стержней 6 — дополнительные стержни Вертикальные и горизонтальные стержни во всех местах пересечений связывают вязальной проволокой при двойном армировании (см. рис. 15, в) обе сетки соединяют поперечными хомутами диаметром не менее 3 мм. В местах сопряжения соседних силосов входящие углы армируют дополнительными стержнями (рис г их диаметр и шаг принимают такими же, как и основной кольцевой арматуры. В стенах квадратных монолитных силосов устанавливают двойную арматуру (рис. 16), учитывая, что давление на промежуточные стены возможно с одной и с другой стороны и что горизонтальная арматура должна воспринимать моменты в углах вдвое большие, чем в пролете (см. рис. Рис. 16. Схема армирования стен квадратных монолитных силосов В сборных силосах основные принципы армирования сохраняются. Изготовление сборных элементов на заводах позволяет армировать их высокопрочной проволочной арматурой и тем снизить расход арматуры.Стены силосов рассчитывают по образованию и ширине раскрытия трещин в соответствии с указаниями, относящимися к растянутым элементам. Опыт проектирования показал, что для стен монолитных силосов из бетона класса В с арматурой (без предварительного напряжения) периодического профиля класса Ас процентом армирования не более 0,7 - раскрытие трещин не превышает допустимого размера (0,2 мм при нормативных значениях нагрузки. ЛЕКЦИЯ №16(32) |