Материал: Справочник проектировщика инженерных сооружений.

где F — расчетная растягивающая сила, кН (тс);

При расчете прочности стен круглых силосов на центральное растяжение работа бетона не учи­ тывается. Стены квадратных и многоугольных си­ лосов рассчитывают на внецентренное растяже­ ние Осевое растягивающее усилие определяют по формуле (13.7), в которой d принимается равным размеру силоса в свету.

Коэффициент условий работы бетона для стен, возводимых в скользящей опалубке, принимают равным уь = 0,75, при этом по СНиП 2.03.01-84 коэффициент уЬ2, учитывающий длительность

действия нагрузки, равен 1.

Расчет стен по образованию в их нормальных сечениях трещин при центральном растяжении

где F — расчетное значение растягивающей силы, кН; Fсгс — усилие, воспринимаемое сечением

при образовании трещин, кН; уп — коэффициент надежности по назначению, равный 0,95.

Расчетное значение растягивающего усилия определяется с коэффициентом надежности по нагрузке у^ = 1.

Усилие, воспринимаемое сечением при образо­ вании трещин,

осевому растяжению, МПа; а — отношение моду­ ля упругости арматуры к начальному модулю упругости бетона (а = E jE b); А — площадь сече­ ния стены высотой 1 м, см2; A s — площадь сече­ ния арматуры, см2; S shr = obA s — растягиваю­

щее усилие, вызванное стесненной усадкой бето­ на, кН; оь — напряжение в арматуре, вызван­ ное усадкой бетона и принимаемое для бетона класса ВЗО и ниже равным 30 МПа. Р — усилие предварительного обжатия с учетом потерь пред­ варительного напряжения в арматуре по СНиП 2.03.01-84.

При несоблюдении условий (13.8) стены рас­ считывают на раскрытие трещин.

Расчет по раскрытию трещин выполняют на действие расчетных нагрузок при у ^ — 1 по усло­ вию

где асгс — ширина раскрытия трещин от внешних

где Ô — коэффициент, учитывающий вид напря­ женного состояния (для растянутых элементов Ô = 1,2); ф/ — коэффициент, учитывающий дли­ тельность действия нагрузки (при кратковремен­ ной ф/ = 1, при длительной ф/ = 1,5); Т) — коэф­

фициент, учитывающий вид и профиль арматуры (для стержней периодического профиля т) = 1; для проволоки классов Вр-I, Вр-П, канатов клас­

коэффициент армирования сечения, принимаемый не более 0,02; d — диаметр растянутой арматуры, мм.

Стальные стены круглых силосов рассчитывают на то же сочетание нагрузок, что и железобетон­ ные. Стены должны быть проверены на устойчи­ вость с коэффициентом условий работы, равным единице. На выносливость стальные стены допус­ кается не рассчитывать.

Для стальных силосов учитывают температур­ ные воздействия от суточного изменения темпе­ ратуры, вводя дополнительное нормативное дав­ ление сыпучего материала и считая его равномер­ но распределенным по периметру и высоте

at — коэффициент линейной температурной де­ формации материала стен равный для стали 1,2 X

X 10 5; Тг — суточная амплитуда температуры наружного воздуха; Ет — модуль сжатия сыпу­ чего материала; t — приведенная толщина стен­ ки по вертикальному сечению, м; d — внутренний радиус круглого силоса или сторона квадратного силоса; Ес — модуль упругости материала стен; V— начальный коэффициент поперечной дефор­ мации (коэффициент Пуассона) материала запол­ нения силоса.

Места изменения формы стальной оболочки, в частности зоны сопряжения цилиндрической части с конусной или с плоским днищем, а также места резкого изменения нагрузки проверяют на дополнительные местные напряжения с коэф­ фициентом условий работы, равным 1,4.

При симметричной загрузке и разгрузке сыпу­ чего материала стены стальных силоСов прове­ ряют на прочность по СНиП 11-23-81* с коэффи­ циентом условий работы Д 8.

Колонны подсилосных этажей допускается рассчитывать по схеме стоек, заделанных в фун­ дамент, с учетом фактического защемления в дни­ ще силоса на внецентренное сжатие. При дей­ ствии на силосный корпус значительной горизон­ тальной нагрузки может возникнуть отрыв по­ дошвы фундамента, при этом в наименее нагру­ женных колоннах появятся растягивающие уси­ лия, и тогда колонны должны быть рассчитаны на внецентренное растяжение.

При расчете колонн учитывают дополнительные

мый отклонением верха колонн и смещением сбор­ ных плит днища и воронок в пределах допусков,

где N — продольная сила в колонне, кН; е — эксцентриситет, принимаемый 0,025 м.

При действии изгибающих моментов в двух на­ правлениях (М х и М у) необходимо производить

проверку сечения колонны на косое внецентренное сжатие (или растяжение). Гибкость внецентренно сжатых железобетонных колонн принимают X — I ji ^ 1 2 0 , или Ijb ^ 34, где /0 — расчетная длина колонн; i и b — соответственно радиус инерции и размер стороны квадратного попереч­ ного сечения колонны. При X > 14, или Ijb > 4, необходимо учитывать влияние прогиба колонны на эксцентриситет, умножая начальное его значе­ ние на коэффициент ц ^ 1. Расчетную длину колонн принимают с учетом фактического закреп­ ления концов колонн, но не менее кг — высоты колонны от верха подколонника до низа балки днища.

Практически при жесткой заделке низа и шар­ нирном примыкании верха колонн к днищу рас­ четная длина их принимается: при двухрядном расположении 1,5/г1? при установке колонн более чем в два ряда 1,2^, при жесткой заделке низа

иверха колонн — hx.

Фундаментные плиты больших размеров рас­

считывают на ЭВМ как конструкции, работающие на упругом основании.

При расчете фундаментных плит учитывают полную загрузку силосов сыпучим материалом и полную разгрузку некоторых силосов, при кото­ рой создается наиболее невыгодное сочетание на­ грузок. Расчетную нагрузку от веса сыпучего материала определяют с коэффициентом 0,9.

Расчет фундаментных плит силосных корпусов с силосами диаметром до 6 м включительно и квадратных 3 X 3 м разрешается выполнять уп­ рощенно, принимая распределение реактивного давления по закону плоскости. При этом колонны рассматривают как неподвижные опоры, т. е. учитывается их взаимная несмещаемость в вер­ тикальном направлении, связанная с большой жесткостью силосного корпуса.

Расчет фундаментной плиты производят на реактивное давление от расчетных нагрузок за вычетом собственного веса фундамента, грунто­ вой засыпки и пола. Значения реактивных давле­ ний, вызванных несимметричной загрузкой си­ лосного корпуса сыпучим материалом, определя­ ют при самых невыгодных, но возможных случаях загружения. Фундаментную плиту рассчитывают методом вырезания полос, которые рассматривают как неразрезные балки с расчетным пролетом в осях колонн. Площадь сечения нижней и верхней арматуры плиты

А5= 0,7Муп/(0,9h0Rs) = 0,8Mv„/(V?s), (13.14)

где 0,7 — эмпирический коэффициент; М — рас­ четный изгибающий момент на опоре или в проле­ те кН • м; h0 — рабочая высота плиты, м; R s — расчетное сопротивление арматуры, МПа; уп — коэффициент надежности по назначению, равный 0,95.

Фундаментную плиту силосных корпусов с квадратными силосами рассчитывают по схеме опрокинутой безбалочной плиты на реактивное давление грунта, вычисленное при различных со­ четаниях нагрузок. Изгибающие моменты и пло­ щадь сечения арматуры плиты можно определить по нормативным материалам.

Толщину фундаментной плиты назначают из расчета на продавливание, а также на восприятие поперечной силы бетоном без учета арматуры в соответствии со СНиП 2.03.01-84. При этом долж­

где F — расчетная продавливающая сила, кН; а — коэффициент, равный 1 — для тяжелого бето­ на; 0,85 — для мелкозернистого; 0,8 — для легко­ го; R bt — расчетное сопротивление бетона растя­

жению, МПа, уп = 0,95; ит — среднее арифме­ тическое значение между периметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания, образующейся при продавливании в пределах высоты плиты h0, см.

Продавливающая сила

где N — продольная сила в колонне, кН; р — среднее давление грунта в пределах площади Лв, МПа; А 0 — площадь нижнего основания пирами­ ды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты плиты, см2.

Силосные корпуса обладают большой жестко­ стью в вертикальном направлении, вследствие чего фундаментная плита под действием прило­ женных к ней нагрузок не может свободно изги­ баться. Это обстоятельство вызывает перераспре­ деление усилий в колоннах подсилосного этажа, изменение напряженного и деформированного состояния плиты по сравнению со свободной пе­ редачей нагрузки на плиту. Жесткость располо­ женного на фундаментной плите сооружения ока­ зывает существенное влияние на распределение усилий в плите. Допущение о возможности неза­ висимой передачи через колонны нагрузок может привести к значительным погрешностям в резуль­ татах расчета. При расчете фундаментной плиты необходимо учитывать влияние жесткости соору­ жения и определять нагрузки на колонны как неизвестное усилие в системе: основание — фун­ даментная плита — надфундаментная конструк­ ция; причем предполагается взаимная несмещае­ мость верха колонн в вертикальном направлении.

Основания силосных корпусов рассчитывают по двум группам предельных состояний: *

по первой — с целью проверки прочности осно­ вания и устойчивости нескальных оснований, а также недопущения сдвига фундамента по по­ дошве и его опрокидывания;

по второй — в целях ограничения деформаций или перемещений фундамента и основания для обеспечения нормальной эксплуатации силосного корпуса, если основания сложены нескальными грунтами.

Расчет оснований силосных корпусов произво­ дят на основное сочетание нагрузок (постоянные нагрузки от веса конструкций и временные от веса сыпучих материалов и технологического обору­ дования, а также полезная на перекрытия, сне­ говая и ветровая). Нагрузку от веса сыпучего материала принимают с коэффициентом 0,9. Рас­ чет по несущей способности выполняют на основ­ ное и особое сочетание нагрузок, расчет по дефор­ мациям — на основное.

Расчет оснований по несущей способности вы­ полняют, если: на основания передаются значи­ тельные горизонтальные нагрузки, в том числе сейсмические; силосный корпус расположен на бровке откоса или вблизи крутопадающего слоя грунта; основание сложено водонасыщенными

глинистыми и заторфованными, а также скальны­ ми грунтами.

Расчет оснований по несущей способности про­

где F — расчетная нагрузка на основание; Fu — сила предельного сопротивления основания; ус — коэффициент условий работы, принимаемый (СНиП 2.09.03-85):

уп — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый для силосных корпу­ сов, как для сооружений II класса, равным 1,15.

Сила предельного сопротивления основания, сложенного нескальными грунтами, определяется на основе теории предельного равновесия грун­ товой среды при условии, что в грунте образуются поверхности скольжения, охватывающие всю подошву фундамента. При этом могут быть ис­ пользованы аналитические решения или графо­ аналитические методы с построением круглоци­ линдрических поверхностей скольжения.

При расчете оснований по деформациям пресле­ дуется цель ограничения абсолютных или относи­ тельных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами, при ко­ торых гарантируется нормальная эксплуатация силосных корпусов и не снижается их долговеч­ ность.

Расчет оснований по деформациям производит­ ся исходя из условия

где s — совместная деформация основания и со­ оружения, определяемая в соответствии с указа­ ниями СНиП 2.02.01-83; su — предельное значе­ ние совместной деформации основания и соору­ жения.

Совместные деформации оснований и фундамен­ тов силосных корпусов не должны превышать значений: средняя осадка фундаментов сборных железобетонных силосных корпусов 30, монолит­ ных 40 см, поперечный и продольный крены си­ лосных корпусов монолитной и сборной конструк­ ции 0,004. При определении крена вертикальную несимметричную нагрузку находят при самых невыгодных, но возможных случаях загружения силосов сыпучим материалом.

13.4. Конструктивные решения

Монолитные стены. Их возводят в скользящей опалубке. Для унификации опалубки, а также подсилосных и надсилосных конструкций силос­ ных корпусов наружный диаметр круглых сило­ сов принимают равным расстоянию между их осями, поэтому в местах сопряжений смежных

силосов стены удвоенной толщины. Этот участок (шириной 1,5...2 м) повышает общую простран­ ственную жесткость силосного корпуса.

Толщина стен силосов независимо от статиче­ ского расчета назначается из условий производ­ ства работ по табл. 13.5.

При возведении силосов в скользящей опалуб­ ке минимальная толщина стен определяется из условия, что вес 1 м2 стены должен превышать силы трения бетона о стенки опалубки, с тем что­ бы свежий бетон не срывала опалубка при ее

Горизонтальная арматура стен силосов назна­ чается из горячекатаной стали периодического профиля класса А-П и Ac-II и 10ГТ. Применение в стенах горизонтальной арматуры из горячека­ таной гладкой стали класса A-I допускается как исключение для верхней зоны силосов при конст­ руктивном армировании. Арматурная сталь клас­ са А-Ш допускается только в виде сварных сеток.

Для вертикальной арматуры применяется горя­ чекатаная гладкая сталь класса A-I.

Поскольку давление сыпучего материала по пе­ риметру горизонтального сечения стены распре­ деляется неравномерно и в стенах круглых сило­ сов возникают изгибающие моменты (как и в местах сопряжения смежных силосов), не учиты­ ваемые расчетом, то в них устанавливается двой­ ная горизонтальная арматура (рис. 13.3, а). В круглых силосах диаметром до 6 м в верхней зоне стенок наружных силосов и по всей высоте стенок внутренних силосов многорядных силос­ ных корпусов допускается устанавливать одиноч­ ную арматуру (рис. 13.3, в), располагаемую с на­ ружной стороны домкратных стержней.

Стены квадратных силосов также армируют двойной арматурой. Наружные стены вследствие неравномерности давления сыпучего материала и возможного поворота углов могут получить растяжение с внутренней стороны пролета, внут­ ренние стены, являясь общими для смежных си­ лосов, работают на знакопеременную нагрузку.

Для обеспечения проектного положения гори­ зонтальных стержней и связи наружной армату­ ры с внутренней вертикальные стержни через один выполняют в виде сварных арматурных каркасов (лесенок); концы поперечных стержней (лесенок) после укладки горизонтальной армату­ ры загибают (рис. 13.3, г). Расстояние между по­ перечинами каркасов равны шагу стержней гори­ зонтальной арматуры, диаметр которой прини­ мают не более 16 и 20 мм при диаметре силосов соответственно до 12 м включительно и 18 м и более. Шаг стержней горизонтальной арматуры для силосов не более 200 и не менее 100 мм по­ стоянный по всей их высоте.

ные стержни (рис. 13.3, 6) должны отвечать тре­ бованиям СНиП 2.03.01-84, предъявляемым к армированию колонн. Проемы в этих стенах об­ рамляют двойной вертикальной и горизонталь­ ной арматурой диаметром 16 мм, заходящей за контур проемов не менее чем на 50 диаметров.

В местах сопряжения стен круглых силосов укладывают дополнительные сварные сетки или горизонтальные стержни (рис. 13.3, е). Шаг и

Рис. 13.4. Деталь армирования узла примыкания наружной стены звездочки к стене силоса при шахматном расположении силосов в корпусе.

диаметр дополнительной арматуры такой же, как и для основной. Дополнительные стержни заво­ дят в стены до внутреннего ряда арматуры.

Чтобы несхватившийся бетон в момент начала подъема скользящей опалубки не был сорван ею, рекомендуется в днище закладывать арматурные стержни диаметром 10 мм, запускаемые в стены примерно на 1000 мм. Учитывая концентрацию сжимающих напряжений, особенно в местах рас­ положения контурных колонн, наружные стены монолитных силосов не менее чем на V6 высоты

Сборные стены круглых силосов диаметром 3 м проектируют из объемных кольцевых элементов. Сборные элементы стен силосов диаметром 6 м

сэ

<50 V-