Материал: Справочник проектировщика инженерных сооружений.

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Бункера оснащают устройствами для механи­ ческой очистки стенок и удаления зависшего сы­ пучего материала в целях исключения необходи­ мости спуска людей в бункера.

При проектировании бункеров следует также руководствоваться общими нормами проектиро­ вания строительных конструкций, перечислен­ ными в гл. 1 .

12.2. Конструктивные решения

Конструктивные решения и выбор материала бункера зависят от многочисленных факторов: вместимости, характеристики сыпучего материа­ ла, способов загрузки и выгрузки, типов несу­ щих конструкций и компоновки здания или сооружения, в состав которого входит бункер. Только разграничением бункерных установок по мощности переработки сыпучих материалов, упо­ рядочением технологических потоков, отработ­ кой наиболее рациональных конструктивных схем бункерных зданий и сооружений представ­ ляется возможность разработать типовые унифи­ цированные взаимозаменяемые бункеры и их элементы.

По материалу конструкций бункера можно раз­ делить на железобетонные (монолитные и сбор­ ные), комбинированные и стальные.

Монолитные железобетонные бункера наиболее распространены в промышленном строительстве, что объясняется следующими обстоятельствами: одновременно возводится незначительное коли­ чество одинаковых бункеров, и это не дает воз­ можности полностью использовать преимущества сборных конструкций; они могут быть любой вместимости и формы в соответствии с требования­ ми технологии и возводиться при любой степени механизации строительных работ, не требуя больших затрат на эксплуатацию. И х применяют в основном в зданиях или отдельных сооружениях из монолитного железобетона. Недостатки моно­ литных бункеров, часто приводящие к увеличе­ нию сроков строительства: необходимость устрой­ ства лесов и сложной опалубки; большая трудоем­ кость установки арматуры из отдельных стержней со сложной конфигурацией и переменной длиной; трудность бетонирования наклонных граней во­ ронки с постепенным наращиванием внутренней опалубки. Число этих неблагоприятных факто­ ров можно несколько уменьшить, применяя для армирования сварные арматурные сетки и объ­ единяя их в несущие пространственные каркасы.

Сборные железобетонные бункера по сравнению с монолитными менее трудоемки в изготовлении. При их проектировании особое внимание уделяют назначению основных геометрических размеров, схемам членения на составные части, узлам сопря­ жений пирамидальных и призматических частей и узлам опйрания воронок (или призматических форм) на колонны, стены и другие элементы конст­ рукций. Сборные железобетонные бункера монти­ руют из ребристых или плоских плит при решении всего каркаса здания в сборных конструкциях.

С целью уменьшения числа типоразмеров конст­ рукций рекомендуется применение бункеров наи­ более простых геометрических форм с использова­ нием типовых сборных железобетонных плит меж­ дуэтажных перекрытий или стен подвальных по­

мещений, либо плит с усиленным индивидуаль­ ным армированием в опалубке типовых ребристых или многопустотных плит. Бункера ящичного ти­ па, лотковые и призматическая часть пирами­ дальных лучше остальных решаются в сборном железобетоне. Сборные плиты стен и днища ящичных и лотковых бункеров опираются на сборные ригели и соединяются между собой и ри­ гелями сваркой закладных деталей. Стыки между плитами заливают бетоном на мелком заполни­ теле.

Призматическую часть пирамидальных бунке­ ров собирают из сборных железобетонных много­ пустотных плит, устанавливаемых друг на друга на растворе. В углах плиты сопрягаются между собой, образуя жесткую пространственную конст­ рукцию, способную нести горизонтальную на­ грузку от сыпучего материала заполнения и вер­ тикальную от собственного веса, надбункерного перекрытия и шатра. Сборные железобетонные элементы бункеров выполняют с предваритель­ ным напряжением арматуры, что обеспечивает их большую трещиностойкость.

Сопряжение плит в узлах жесткое, рамное, сборно-монолитное с петлевыми выпусками ил» с помощью сварки закладных и накладных эле­ ментов. Основные несущие колонны в пределах призматической части не продолжаются, а закан­ чиваются на уровне опирания воронки. Элементы сборных железобетонных бункеров выполняют с учетом унификации их размеров. Размеры сетки бункеров 6 X 6 , 6 X 9 и 6 X 12 м. Применение несимметричных бункеров или воронок допус­ кается только при наличии специальных техноло­ гических требований.

В соответствии с ТП 101-81* конструкции погрузочных и приемных шихтовых бункеров проектируют железобетонными. Учитывая, что материал в приемные бункера поступает в виде крупных кусков и обломков, их целесообразно выполнять монолитными, погрузочные, исполь­ зуемые для накопления и хранения переработан­ ной шихты — сборными или комбинированными.

Пирамидальную часть бункеров в сборном же­ лезобетоне решить сложно. Применение комбини­ рованных конструкций со стальными воронками значительно упрощает возведение бункеров и де­ лает возможным более полное удовлетворение требований технологии (воронки несимметрич­ ные, с дополнительными выпускными отверстия­ ми). Стальная воронка самостоятельно опираете» на колонны и не передает вертикальной нагрузки на сборные железобетонные плиты призматиче­ ской части бункера. Возможно присоединение стальной воронки к железобетонным или сталь­ ным балкам. Расчет и конструирование железобе­ тонных стен призматической части бункеров производится в соответствии с п. 12.3, стальной воронки — п. 1 2 .6 , независимо от железобетон­ ных конструкций.

Стальные бункера широко распространены и промышленном строительстве и наиболее рацио­ нальны при индустриальных методах возведенив сооружений.

В соответствии с указаниями ТП 101-81* сужающиеся части бункеров, параболические (ви­ сячие) бункера, оперативные бункера комбикор­ мовых заводов, а также воронки бункеров всех типов допускается выполнять стальными.

9'

259*

12.3. Расчет

Нагрузки и воздействия. Конструкции бункера рассчитывают на действие нагрузок временной от веса сыпучего материала, заполняющего бункер (удельный вес принимают по технологическому заданию), постоянных от собственного веса кон­ струкций и футеровки, а также постоянных и временных от надбункерного перекрытия; конст­ рукции бункера в целом — на общий изгиб, учитывающий пространственную работу его; стен­ ки бункера — на растягивающие усилия в гори­ зонтальном и скатном направлениях и изгибаю­ щие моменты от местного изгиба из плоскости стенок.

Рис. 12.3. Геометрические параметры бункера:

1 , 2 — центр основания соответственно верхнего и нижнего; 3 — центр тяжести бункера; 4 — ребро.

Давление сыпучего материала на стенки бунке­ ра принимают как для подпорной стенки без учета сил трения между сыпучим материалом и стенка­ ми бункера; нагрузки от него — по нормативному удельному весу с коэффициентом надежности по нагрузке 1,2.

Динамическое воздействие сыпучего материала учитывается для расчета стенок и днища бунке­ ров при загрузке бункеров:

крупнокусковым материалом или сыпучим, за­ гружаемым в бункер думкарами, самосвалами и грейферами; коэффициент надежности по динами­ ческой нагрузке 1,5; “ из’'емкостей, которые по вместимости составля­

ют значительную часть вместимости бункера (кро­ ме вышеуказанных); коэффициент надежности по динамической нагрузке см. ниже *.

* Здесь и далее в таблицах и выводах гл. 12 при­ ведены данные из «Руководства по расчету и проек­ тированию железобетонных, стальных и комбиниро­ ванных бункеров» (Лен. ПромстройНИИпроект,— М., 1983)

Коэффициент надежности по динамической нагрузке

Отношение объема единовременно загру­ жаемой массы к объему бункера

1

: 2 ................................................................................

1,4

1

: 3 .................................................................

1,3

1

: 4 .................................................................

1,2

1

: 5 ........................................................................

1,1

1

: 6 и менее .................................................

1

Пирамидально-призматические бункеры пред­ ставляют собой многогранные пространственные конструкции, в которых грани стены вовлекаются в совместную работу, благодаря чему достигается высокая общая жесткость. Бункер расчленяют на отдельные плоские грани каждой стороны, состоя­ щие из вертикальной и наклонной стен, которые рассчитываются на давление сыпучего материала заполнения независимо одна от другой.

Геометрические параметры бункера. Для наи­ более общего случая пирамидально-призматиче­ ского прямоугольного несимметричного бункера (рис. 12.3) основные геометрические данные опре­ деляются по следующим формулам.

Полный объем бункера

V = Vп-4“ Vз = &2 *^2 *^2 ~h ^1/3 [(2#2

^l) X

X b 2 + (2a1 -\-a2)b1],

(12.1)

где Vn, VB — объем соответственно призматиче­ ской части и пирамидальной (воронки), м3.

КоординатьГ центра тяжести объема бункера:

хц = *0 • hx • ф; (12.2)

Уо • foi •

О2-3)

где ф = [(ах + ag) (Ьх + b2) + 2ах Ьгу\2У .

 

 

 

(12.4)

Высота и углы

наклона

стенок

воронки:

han = ] f h\ + cb

(12.5)

tg ап =

h jc n, (12.6)

где п — номер рассматриваемой стенки.

Длина ребра, образованного пересечением сте­

нок й и /î-j- 1

и угол наклона ребра к* горизонту

 

h

=

У Л? + с2п + 4 + 1;

(12.7)

 

tg Pi

 

fol

( 12.8)

 

 

 

Двугранный

 

угол,

образованный плоскостями

стенок п

и п +

1,

 

 

 

 

 

 

&i =

180° — pt,

(12.9)

где угол

определяется

из условия

 

 

cos pj — cos а п

cos а,г+1.

(12.10)

Давление сыпучего материала на стенки бунке­ ра. Для расчета любого элемента бункера необхо­ димо определить давление сыпучего материала заполнения на его стенки, которое зависит от физико-механических свойств сыпучего материа­ ла, высоты столба материала, расположенного выше рассматриваемой точки, и наклона стенок бункера к горизонту. Направление давления при­ нимается перпендикулярным к поверхности стены в данной точке (рис. 12.4). Давление на стены бункера находят на основании теории сыпучих

тел (как активное в неограниченном массиве) в предположении отсутствия трения между стенка­ ми бункера и заполняющим его материалом, при этом принимается, что бункер заполнен сыпучим материалом до уровня верха призматической части. Нормативное вертикальное давление на горизонтальную плоскость, расположенную на

Рис. 12.4. Эпюра давления сыпучих материалов на стен­ ки бункера.

расстоянии h от уровня верха засыпки, в любой точке бункера определяется как гидростатическое

Pv = yh,

(12.11)

где у — удельный вес сыпучего материала запол­ нения, кН/м3.

Нормативное горизонтальное давление в любой

точке

бункера

 

 

Ph = yhXhl

(12.12)

где

%fi == tg2 (45 — ср/2);

(12.13)

ср — угол внутреннего трения сыпучего мате­

риала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 12.1. Значение

коэффициента

«

 

 

Угол

внутреннего

трения ф,

град

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со я

20

|

25

| 30

| 35

 

| 40

I

45

I

50

SE Pu

 

о и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч _

 

 

Значение коэффициента Х^

 

 

Se

 

 

 

 

3 g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и Z

0,490

|

0,406

| 0.333

| 0,271 | 0,217 I 0,172

I

0,132

о

25

0,909

 

0,893

0,881

0,869

 

0,860

0,852

 

0,845

30

0,872

 

0,852

0,833

0,818

 

0,804

0,793

 

0,783

35

'0,832

 

0,805

0,781 0,760

0,742

0,727

 

0,715

40

0,789

 

0,755

0,725

0,699

 

0,677

0,657

 

0,642

42

0,772

 

0,734

0,701

0,673

 

0,650

0,629

 

0,612

44

0,754

 

0,713

0,678

0,648

 

0,622

0,600

 

0,581

45

0,745

 

0,703

0,667

0,636

 

0,609

0,586

 

0,566

46

«0,736

 

0,698

0,655

0,623

 

0,595

0,571

 

0,551

48

0,719

 

0,672

0,632

0,598

 

0,568

0,543

 

0,521

50

0,701

 

0,651

0,608

0,572

 

0,540

0,513

 

0,491

52

|0,684

 

0,631

0,586

0,547

 

0,514

0,486

 

0,461

54

|0,666

 

0,611

0,563

0,523

 

0,487

0,457

 

0,432

55

0,658

 

0,601

0,552

0,511

 

0,475

0,444

 

0,418

56

'0,649

 

0,592

0,542

0,499

 

0,462

0,430

 

0,404

58

0,633

 

0,573

0,520

0,476

 

0,437

0,404

 

0,376

60

0,617

 

0,555

0,500

0,453

 

0,413

0,378

 

0,349

62

0,602

 

0,537

0,480

0,431

 

0,389

0,354

 

0,324

64

'0,588

 

0,520

0,461

0,411

 

0,367

0,330

 

0,299

65

0,581

 

0,512

0,452

0,401

 

0,357

0,320

 

0,287

66

|0,574

 

0,504

0,443

0,391

 

0,346

0,308 0,276

68

0,561

 

0,490

0,426

0,373

 

0,327

0,287

 

0,254

70

0,550

 

0,476

0,412

0,356

 

0,309

0,268

 

0,234

Физико-механические характеристики ряда ма­ териалов приведены в табл. 1.3.

Нормативное нормальное давление сыпучего материала заполнения на наклонные стенки бун­

кера

Pn = yhh

(12.14)

 

где

§ = cos2 a-j-Xh sin2 a.

(12.15)

Коэффициент I характеризует эллиптический закон изменения давления на наклонную площад­ ку при изменении угла наклона площадки a (табл. 12.1).

Давление на наклонные стенки бункера изме­ няется пропорционально глубине и достигает наибольшего значения внизу, у выпускного от­ верстия.

В ряде случаев при расчете наклонных трапе­ цеидальных стенок пирамидальной части бункера для удобства пользования существующими таб­ лицами необходимо приводить давление на на­ клонные стенки к среднему равномерно распре­ деленному нормальному. Для общего случая пирамидального бункера (рис. 12.5) нормальное среднее давление, кПа

Pmt = VhlV 3 (1 + ° l/(al + “2) + З М н )- (12.16)

Давление от постоянных нагрузок. Давление от собственного веса наклонной стенки и футе­ ровки (рис. 12.6)

gn = g cos a; g i = g sin a,

(12.17)

Рис. 12.6. Нормальные и касательные давления от постоянных нагрузок.

где g — распределенная нагрузка от собственного веса стенки и футеровки, кПа.

Для вертикальной стенки при a — 90°

gn = 0; gt = g ■

Для горизонтального днища при a = 0

gn = g\ gt = 0.

Для определения усилий необходимо суммиро­ вать давления, нормальные к стенкам, от вре­ менных и постоянных нагрузок.

Определение растягивающих усилий в стенках бункеров. Под действием сыпучего материала заполнения в стенках бункеров возникают растя­ гивающие усилия, которые действуют в горизон­ тальном направлении и вдоль ската.

Горизонтальные растягивающие усилия яв­ ляются реакциями примыкающих пеперндикулярно граней (рис. 12.7). В вертикальных стенках

Рис. 12.7. Схема горизонтальных растягивающих усилий.

пролета а призматической части бункера норма­ тивное горизонтальное усилие на единицу высоты на поперечные вертикальные стенки

Р Ф

(12.18)

2

9

где b — ширина поперечных стен, м.

В наклонных стенках пролета а пирамидальной части бункера нормативное горизонтальное уси­ лие на единицу длины, измеренную по скату,

since,, (12.19)

Рис. 12.8. Схема скатных растягивающих усилий

внаклонных стенах воронок:

а— отсеченная часть воронки; б — распределение

нагрузок.

где b — ширина поперечной наклонной стенки на рассматриваемом уровне, м; а г — угол накло­ на рассматриваемой стенки к горизонту; р п — для стальных бункеров определяется по формуле (12.14), для железобетонных с учетом нормальной составляющей собственного веса наклонной стен­ ки по формуле р п — + g • cos а 2 ; g — собст­ венный вес 1 м2 наклонной стенки с футеровкой, н/м2; а 2 — угол наклона поперечной стенки к горизонту.

Толщину железобетонной стенки для вычисле­ ния собственного веса принимают равной 1 / 25 меньшего размера верхней части воронки. При определении расчетной нагрузки от собственного веса стенки с футеровкой коэффициент надеж­

ности по нагрузке у/ = 1,15. При разных углах наклона противоположных поперечных стенок воронки усилие S h z вычисляют от действия нор­

мального давления на каждую из них и для рас­

чета рассматриваемой стенки

вринимается

сред­

нее. Усилия

S h

и S b в стенках пролета опреде­

ляют

аналогично.

 

 

 

 

 

/7j

У

 

 

П ь

 

 

 

 

ТТГП Т ТТЛ IT

п *

^

рис.

1 2 .У. с?пюра

Л з Ь

3

 

и

 

 

 

.

--- \V

 

вертикальных и

X /=

 

 

 

см

скатных

растя-

 

 

м т

---- \

X

1lAOClIvU^ilA

YК+Пт

-1 /

2

 

1

п

 

лий

в

стенах

P Z

 

 

II

 

бункера.

 

 

 

 

П 1

' '

несимметричного»

 

~ ~ ~ у \

 

 

 

 

 

 

«_______

£ÈL

 

 

 

 

 

 

От действия веса сыпучего материала заполне­ ния и собственного веса воронки в стенках бун­ кера возникают растягивающие усилия: в верти­ кальных призматической части — вертикальные» стремящиеся оторвать воронку, в наклонных пирамидальной части — вдоль ската (рис. 1 2 .8 , а).

Скатные растягивающие усилия определяются из условия равновесия отсеченной части воронки»

Коэффициенты 0^

ю OJ

Т а б л и ц а 12.2.

Коэффициенты перераспределения Ь х

иЬ у для стенок,

параллельных соответственно оси у и я ?

Коэффициенты ôУ

 

II

1

II

 

II

II

 

 

•SS*

<

 

 

с*

 

 

х

«3*

 

 

 

 

 

о*

$

 

 

 

 

0,30

1,600

1,666 1,720

0,30

1,600

1,545

1,514

0,35

1,450

1,500 1,540

0,35

1,450

1,409

1,386

0,40

1,300

1,333

1,360

0,40

1,300

1,272

1,257

0,45

1,150

1,166 1,180

0,45

1,150

1,136

1,129

0,50

1,000

1,000

1,000

0,50

1,000

1,000

1,000

0,55

0,850

0,834

0,820 0,55

0,850

0,864

0,871

0,60

0,700

0,667

0,640 0,60

0,700

0,728

0,740

0,65

0,550

0,500 0,460 0,65

0,550

0,591

0,614

0,70

0,400

0,334 0,280 0,70

0,400

0,455

0,485

П р и м е ч а н и е .

aQ и

— расстояния

от центра

тяжести бункера

до стенок, проходящих

через точ­

ку V (см. рис.

12.9).

 

 

 

расположенной

ниже

рассматриваемого уровня

(сечение I I — II),

под

влиянием действующего*

на нее веса

столба засыпки и собственного веса

< 3 2 (рис. 12.8, б). Вертикальные усилия на уровне примыкания воронки к призматической части бункера (сечение I— I) определяются при дейст­ вии веса заполнителя в объеме всего бункера и собственного веса воронки Gx.

Вертикальные растягивающие усилия в призма­ тической части бункера, а также скатные растяги-

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/74043