5.1 Общие положения
5.1.1 Конструкции стальных силосов для сыпучих продуктов следует рассчитывать на нагрузки и воздействия в соответствии с требованиями СП 20.13330 и ГОСТ 31385.
5.1.2 Воздействия на силосы следует определять с учетом геометрической формы силоса, свойств хранимого сыпучего продукта и профилей текучести, возникающих при заполнении и разгрузке силоса.
5.1.3 При расчете должны быть учтены следующие нагрузки и воздействия:
временные длительные: от веса сыпучих продуктов; равномерного в длительной части горизонтального равномерно распределенного по высоте и периметру давления сыпучих продуктов на стенки силосов и звездочек; трения сыпучих продуктов о стенки силосов; давления сыпучих продуктов на днища силосов; веса технологического оборудования с учетом динамических воздействий от технологического оборудования; крена при неравномерных осадках фундаментов; неравномерно распределенного реактивного давления грунта на подошву фундамента при неравномерной разгрузке силосов; изгиба силосного корпуса при сблокированных силосах;
кратковременные: возникающие при изменении температуры наружного воздуха; от кратковременной части горизонтального неравномерного давления сыпучих продуктов; давления воздуха, нагнетаемого в силос при активной вентиляции, газации, гомогенизации и пневматической выгрузке сыпучего продукта;
особые: от давления, развиваемого при возможном взрыве пылевоздушной смеси.
5.1.4 Кратковременную часть неравномерного давления сыпучих продуктов следует принимать равной 0,7 соответствующих кольцевых и локальных давлений; остальную часть неравномерного давления, а также нормативное горизонтальное давление сыпучих продуктов, равномерно распределенное по периметру на стенки силосов на конкретной глубине от верха засыпки, принимают как длительные горизонтальные давления.
5.1.5 Нагрузки от собственного веса конструкции, веса оборудования, снега, ветра, коэффициенты надежности по нагрузке для них и сочетания нагрузок следует учитывать в соответствии с требованиями СП 20.13330.
5.1.6 При расчете на прочность коэффициент надежности по нагрузке от давления сыпучих продуктов на стенки и днища силосов следует принимать равным 1,3, а для нагрузок, вызванных температурными воздействиями и от давления воздуха, – 1,1.
5.2 Классы требований к силосам
5.2.1 В зависимости от номинального объема и особенностей эксплуатации силосы подразделяют на следующие классы требований:
класс требований КС-1 – силосы с номинальной емкостью до 1000 т включительно;
класс требований КС-2 – силосы с номинальной емкостью более 1000 т.
Класс требований силоса следует учитывать при назначении:
требований к материалам, методам изготовления, объемам контроля качества;
коэффициентов надежности по ответственности.
Классы сооружений по уровню ответственности следует определять в соответствии с приложением А ГОСТ 27751–2014.
5.3 Основные расчетные ситуации в силосах
5.3.1 Нагрузки на силосы от хранимого сыпучего продукта следует определять для максимального уровня заполнения.
5.3.2 Определение нагрузок при заполнении и разгрузке сыпучего материала должно выполняться по основным случаям нагружения, которые могут привести к разным расчетным ситуациям:
- максимальные горизонтальные нагрузки, перпендикулярные вертикальной стенке силоса;
- максимальные вертикальные нагрузки от трения;
- максимальные вертикальные нагрузки на дно силоса;
- максимальные нагрузки на воронку силоса.
5.3.3 При определении нагрузок следует использовать верхние значения удельного веса сыпучего продукта γ.
5.3.4 Каждой нагрузке должны соответствовать свои значения коэффициентов µ, К и φi (см. таблицу 5.1).
5.3.5 Силосы класса требований КС-1 следует рассчитывать с использованием средних значений параметров сыпучего продукта, а именно среднего значения коэффициентов трения о стенки µm, среднего значения коэффициента горизонтальной нагрузки Km и среднего значения угла внутреннего трения φi.
5.3.6 Для расчета нагрузок в силосах учитывают следующие нагрузки:
- при заполнении на вертикальные участки стенки;
- при разгрузке на вертикальные участки стенки;
- на воронку при заполнении;
- на воронку при разгрузке;
при заполнении и разгрузке через выпускное отверстие.
5.4 Дополнительные расчетные ситуации
5.4.1 Силосы с различной гибкостью (отношение высоты к диаметру),
геометрией воронки и расположением выпускных отверстий приводят к различным расчетным ситуациям (рисунок 5.1).
Если насыпной конус при заполнении силоса имеет эксцентриситет (см. рисунок 5.1, б), то в различных зонах силоса сыпучий продукт приобретает различную плотность, что приводит к несимметричным нагрузкам. Для определения этих нагрузок следует учитывать эксцентриситет заполняющей струи ef.
Т а б л и ц а 5.1 Определяющие параметры различных нагрузок
Нагрузки | Устанавливаемое значение | ||
коэффициент трения о стенки µ | коэффициент горизонтальной нагрузки K | угол внутреннего трения φi | |
Стенка | |||
Максимальные горизонтальные нагрузки перпендикулярно вертикальной стенке | Нижнее предельное значение | Верхнее предельное значение | Нижнее предельное значение |
Максимальные нагрузки на вертикальные стенки от трения | Верхнее предельное значение | Верхнее предельное значение | Нижнее предельное значение |
Максимальные вертикальные нагрузки на воронку и на дно силоса | Нижнее предельное значение | Нижнее предельное значение | Верхнее предельное значение |
Стенки воронки | |||
Максимальные нагрузки воронки в заполненном состоянии | Нижнее предельное значение для воронки | Нижнее предельное значение | Нижнее предельное значение |
Максимальные нагрузки воронки при разгрузке | Нижнее предельное значение для воронки | Верхнее предельное значение | Верхнее предельное значение |
П р и м е ч а н и я 1 Следует учитывать, что угол трения о стенки всегда меньше или равен углу внутреннего трения хранимого сыпучего продукта (т. е. φwi ≤ φi). Это значит, что во всех случаях коэффициент трения о стенки следует принимать не более tg φi (µ = tgφw ≤ tgφi). 2 Нагрузки, перпендикулярные стенкам воронки рn, как правило, самые большие, если трение о стенки в воронке мало, так как вследствие этого малая часть нагрузок в воронке передается трением на стенку. При расчете следует принимать максимальные нагрузки из всех возможных вариантов. | |||
 | |
| 339 × 3 пикс. Открыть в новом окне | |
5.4.2 При расчете силосов следует учитывать влияния профилей текучести при разгрузке, которые могут разделяться на следующие категории (рисунок 5.2):
- массовый поток;
- внутренний поток;
- смешанное течение.
5.4.3 Давлениями при разгрузке допускается пренебречь, если при внутреннем потоке дополнительно обеспечивается то, что канал течения всегда находится внутри сыпучего продукта без соприкосновения со стенкой силоса (см. рисунок 5.3, а, б).
П р и м е ч а н и е – Низкие силосы с концентрической разгрузкой с помощью силы тяжести и силосы
- механической системой разгрузки, находящейся на поверхности сыпучего продукта, которая обеспечивает образование внутреннего потока (см. рисунки 5.5, а, б, и 5.6, а), выполняют условия 5.4.3. Центральная труба
- боковыми разгрузочными отверстиями также может обеспечивать это условие, то есть образование внутреннего потока в трубе.
 | |
| 681 × 449 пикс. Открыть в новом окне | |
г
 | |
| 189 × 163 пикс. Открыть в новом окне | |
а– геометрические размеры; б – эксцентриситеты; в – нагрузки; г – форма поперечного сечения; 1 – эквивалентная поверхность сыпучего продукта; 2 – внутренний размер; 3 – зона перехода; 4 – профиль поверхности при полном силосе; 5 – ось силоса
Рисунок 5.1 – Геометрические размеры и нагрузки в силосе
5.4.4 При симметричном массовом потоке или смешанном течении (см.
рисунок 5.2) следует учитывать несимметричные нагрузки.
5.4.5 Для профилей текучести с потоком сыпучего продукта, находящимся в контакте со стенками силоса, при расчете следует учитывать другие несимметричные нагрузки (см. рисунки 5.3, в, г, и 5.4, б, в).
5.4.6 Для силосов с несколькими выпускными отверстиями необходимо учитывать, что при работе могут быть использованы как одно, так и комбинация одновременно открытых выпускных отверстий.