МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА

И ЖИЛИШНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА

СВОД ПРАВИЛ СП ХХ.13330.ХХХХ

(первая редакция)

Силосы стальные вертикальные цилиндрические для хранения

сыпучих продуктов. Правила проектирования

Издание официальное

Москва 2016

Предисловие

Сведения о своде правил

ИСПОЛНИТЕЛИ – Закрытое акционерное общество «Центральный ордена

Трудового Красного знамени научно-исследовательский

и проектный институт строительных

металлоконструкций им. Н.П. Мельникова»

(ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова»)

ВНЕСЁН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465

«Строительство», Федеральным автономным учреждением

«Федеральный центр нормирования, стандартизации и

технической оценки соответствия в строительстве» (ФАУ

«ФЦС»)

ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной

деятельности и архитектуры Министерства строительства и

жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации

(Минстрой России)

УТВЕРЖДЁН приказом Министерства строительства и

жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от

«___» _______ 201__ г. № ___ и введѐн в действие с «___»

__________ 201__ г.

ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому

регулированию и метрологии (Росстандарт)

© Минстрой России, 201___

Настоящий нормативный документ не может быть полностью или частично

воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на

территории Российской Федерации без разрешения Минстроя России

Содержание

1. Область применения

2. Нормативные ссылки

3. Термины, определения и обозначения

3.1. Термины и определения

3.2. Обозначения

4. Основы проектирования

4.1. Основные положения

4.2. Обеспечение надѐжности

4.3. Расчетный срок эксплуатации (службы)

4.4. Долговечность.

4.5. Обеспечение качества.

4.6. Предельные состояния

5. Нагрузки и воздействия

5.1. Общие положения

5.2. Воздействие ветра

5.3. Сочетание давления твердых материалов с другими воздействиями

6. Свойства материалов

7. Основы расчета конструкций

7.1. Предельные состояния по несущей способности

7.2. Расчет конструкции оболочки силоса

8. Расчет цилиндрических стенок

8.1. Основные положения

8.2. Различия между формами цилиндрических оболочек

8.3. Несущая способность цилиндрических стенок силоса

8.4. Особые условия поддержки цилиндрических стенок

8.5. Отверстия в цилиндрических стенках

9. Проектирование конических хопперов

9.1. Основные положения

9.2. Различия между формами оболочек хоппера

9.3. Несущая способность конических хопперов

9.4. Специальные конструкции хопперов

9.5. Предельные состояния по пригодности к нормальной эксплуатации

10. Проектирование конструкций круглой конической крыши

10.1. Основные положения

10.2. Различия между формами конструкции крыши

10.3. Несущая способность круглых конических крыш силоса

11. Проектирование переходных соединений и поддерживающих

кольцевых балок

11.1. Основные положения

11.2. Расчет соединения

11.3. Несущая способность конструкций

11.4. Проверки по предельным состояниям

11.5. Рассмотрение схем расположения опорных элементов соединения

12. Основные требования к конструкции стен

13. Основные требования к конструкции днищ

14. Основные требования к коррозионной стойкости сооружения и защите

от коррозии

Приложение А Упрощенные правила для расчѐта круглых бункеров класса

ответственности 1

Приложение Б Выражения для мембранных напряжений в конических

бункерах

Приложение В Правила и условные обозначения осей координат

Приложение Г Виды расчѐтов

Приложение Е Моделирование оболочки силоса для расчѐта

Введение

Настоящий свод правил составлен с учетом требований федеральных

законов от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» и от

29 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий

и сооружений».

Работа выполнена Закрытым акционерным обществом «Центральный

ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный

институт строительных мегаллоконструкций им. Н.П. Мельникова»

(ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова»), руководитель работы – Е.А. Понурова.

Свод правил

Силосы стальные вертикальные цилиндрические для хранения

сыпучих продуктов. Правила проектирования

Silos steel cylinder, for storage of bulk products. Rules of design

Дата введения – 201__ – ___ – ___

1. Область применения

Настоящий свод правил устанавливает правила проектирования стальных

вертикальных силосов круглой формы в плане объѐмом от 10 000 до

100 000 м3 включительно, устанавливаемых свободно или на опорах.

Свод правил устанавливает требования к прочности и устойчивости

стальных конструкций силосов. Проектирование несущих опорных

конструкций силосов в своде правил не рассматривается.

П р и м е ч а н и е – Принято, что опорная конструкция состоит из всех элементов,

расположенных под нижней кромкой нижнего пояса силоса.

В настоящем своде правил не рассматриваются: огнестойкость

конструкций силоса; силосы с внутренними подразделениями и внутренними

конструкциями; силосы ѐмкостью менее 10 тонн.

2. Нормативные ссылки

В настоящем своде правил приведены ссылки на следующие

нормативные документы:

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований.

Основные положения

ГОСТ 21778-81 Система обеспечения точности геометрических

параметров в строительстве. Основные положения

ГОСТ 31385-2015 Резервуары вертикальные цилиндрические стальные

для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия

ГОСТ Р 52246-2004 Прокат листовой горячеоцинкованный.

Технические условия

СП 2.13130.2012 Системы противопожарной защиты. Обеспечение

огнестойкости объектов защиты

СП 4.13130.2013 Системы противопожарной защиты. Ограничение

распространения пожара на объектах защиты. Требования к

объемно-планировочным и конструктивным решениям

СП 20.13330.2011 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия»

СП 22.13330.2011 «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений»

СП 43.13330.2012 «СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных

предприятий»

СП 108.13330.2012 «СНиП 2.10.05-85* Предприятия, здания и

сооружения по хранению и переработке зерна»

Примечание – При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить

действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего

пользования – на официальном сайте Федерального агентства по техническому

регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому

информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по

состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым

информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт

заменен (отменен), то при пользовании настоящим сводом правил следует

руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт

отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не

затрагивающем эту ссылку.

3. Термины, определения и обозначения

3.1. Термины и определения

В настоящем своде правил применены следующие термины с

соответствующими определениями:

3.1.1. силос: Ёмкость для хранения гранулированных частиц твердых

материалов (см. рисунок 3.1).

П р и м е ч а н и е – В настоящем своде правил подразумевается, что силос имеет

вертикальную цилиндрическую форму с отношением высоты к диаметру и

загружается сверху твердыми сыпучими материалами благодаря силе тяжести.

Рисунок 3.1 - Силос круглой формы в плане

3.1.2. дискретное опирание: Силос дискретно опирается, когда он

поддерживается с помощью локальных подвесок (кронштейнов) или опоры с

ограниченным количеством стоек, расположенных по окружности силоса.

П р и м е ч а н и е – Обычно используются четыре или шесть обособленных опор.

3.1.3. интервал между ребрами жесткости: Расстояние между

серединами продольных осей двух смежных параллельных ребер жесткости.

3.1.4. кольцевая балка: Кольцевое ребро жѐсткости, обладает

жѐсткостью на изгиб и прочностью в плоскости круглого сечения оболочки.

П р и м е ч а н и я –

1 Кольцевая балка предназначена для перераспределения вертикальных сил между

разными элементами (например, между стенкой цилиндра и обособленными опорами).

2 Кольцевая балка располагается по нормали к конструкции, несѐт основную нагрузку

и распределяет локальные нагрузки на оболочку.

3 Кольцевая балка представляет собой прокатный стальной профиль, расположенный

вдоль периметра окружности силоса и используемый для поддержки оболочки ниже

переходного сочленения.

3.1.5. кольцевое направление: Направление горизонтальной

касательной к любой точке стенки силоса.

П р и м е ч а н и е – Кольцевое направление изменяется по периметру силоса и

расположено в горизонтальной плоскости и по касательной относительно стенки.

3.1.6. кольцевое ребро жѐсткости: Локальный укрепляющий элемент,

который проходит по окружности конструкции в определенной точке на

меридиане.

П р и м е ч а н и е – Подразумевается, что кольцевое ребро жѐсткости не имеет

жѐсткости в меридиональной плоскости конструкции. Оно обеспечивает повышение

устойчивости или передачи локальных нагрузок, но не используется в качестве элемента,

несущего основную нагрузку. В круглой оболочке кольцевое ребро жѐсткости проходит по

окружности.

3.1.7. меридиональное направление: Направление касательной к любой

точке стенки силоса в вертикальной плоскости.

П р и м е ч а н и е – Меридиональное направление изменяется в зависимости от

рассматриваемого конструктивного элемента. Так же это вертикальное или наклонное

направление на поверхности конструкции, вдоль которой стекает дождевая капля.

3.1.8. оболочка: Пространственная конструкция, ограниченная двумя

криволинейными плоскостями, расстояние между которыми (толщина)

меньше на один или несколько порядков измерения по сравнению с другими

еѐ размерами.

3.1.9. опорное кольцо: Конструктивный элемент, который опоясывает

конструкцию по окружности у основания и обеспечивает крепление

конструкции к фундаменту или к другим элементам.

П р и м е ч а н и е – Опорное кольцо необходимо для обеспечения проектного

положения стенки.

3.1.10. осесимметричная оболочка: Конструкция оболочки, геометрия

которой определяется посредством вращения меридиональной линии вокруг

центральной оси.

3.1.11. переходное соединение (утор): Соединение между цилиндром и

хоппером.

П р и м е ч а н и е – Переходное соединение может быть расположено у основания

цилиндра или несколько выше.

3.1.12. пояс: Одно кольцо из стальных листов, на одном уровне цилиндра

силоса.

3.1.13. продольное ребро жѐсткости: Элемент локального укрепления

конструкции, расположенный вдоль меридиана, образующего оболочку в

результате вращения.

П р и м е ч а н и е – Продольное ребро жѐсткости устанавливается для повышения

устойчивости, передачи локальных нагрузок или сопротивления осевым нагрузкам.

Продольное ребро не предназначено для обеспечения несущей способности в отношении

основной нагрузки на изгиб вследствие поперечных напряжений.

3.1.14. размазанные рѐбра жесткости: Рѐбра жесткости называют

размазанными, если свойства стенки оболочки и отдельных рѐбер

рассматриваются в рамках составной секции с шириной равной числу

кратному расстоянию между рѐбрами жѐсткости.

П р и м е ч а н и е – Свойства жѐсткости стенки оболочки с размазанными рѐбрами

жѐсткости ортотропны со специальными условиями, ведущими к совмещению поведения

конструкции при изгибе и растяжении.

3.1.15. ребро: Локальный элемент, который обеспечивает передачу

нагрузок вызывающих изгиб стенки или ее листов.

П р и м е ч а н и е – Ребро используется для распределения на конструкцию нагрузок,

возникающих в результате изгибающего воздействия.

3.1.16. соединение: Место сопряжения двух и более изогнутых

элементов оболочки.

П р и м е ч а н и е – Соединение может включать или не включать ребро жесткости.

Место сопряжения кольцевого ребра жесткости с оболочкой можно рассматривать как

соединение.

3.1.17. сплошное опирание: Силос имеет сплошную опору, если в любой

точке по периметру окружности он поддерживается одинаковым способом.

П р и м е ч а н и е – Незначительные отклонения от этого условия, например наличие

небольшого отверстия, не должны влиять на применимость этого определения.

3.1.18. срединная поверхность: Этот термин используется для

обозначения свободной от напряжений средней зоны сечения, когда оболочка

формируется в результате простого изгиба.

3.1.19. хоппер: Разгрузочная воронка, сужающаяся по направлению ко

дну силоса.

П р и м е ч а н и е – Хоппер используется для подачи твердых материалов под силой

тяжести в разгрузочное устройство.

3.1.20. цилиндр: Вертикальная часть силоса, ограниченная стенками.

3.1.21. юбка: Часть цилиндра, которая находится ниже переходного

соединения:

П р и м е ч а н и е – Юбка отличается от верхней части тем, что не соприкасается с

хранящимися сыпучими материалами.

3.1.22. свод-оболочка или безопорная крыша: Коническая

оболочечная крыша, которая образована из листового проката без опорных

балок или колец.

3.1.22.1. стропильная или поддерживаемая крыша: Коническая

крыша, в которой оболочка поддерживается с помощью балок или решѐтки.

3.1.23. переходное кольцо: Кольцо, предназначенное для обеспечения

несущей способности только от радиальных составляющих сил, передаваемых

от хоппера.

3.1.24. реперная точка: Точка пересечения срединной поверхности

листовой обшивки хоппера и срединной поверхности стенки цилиндрической

оболочки в зоне переходного соединения, называемого центром сочленения.

П р и м е ч а н и е – реперная точка используется для определения предельных

состояний.

3.1.25. естественное кольцо: эффективное кольцо, состоящее из

смежных сегментов оболочки.

П р и м е ч а н и е – естественное кольцо предусматрено для силосов, не имеющих

специального кольца в зоне перехода (см. рисунок 3.1).

3.1.26. кольцо из кольцевых пластин: Кольцевая плита, помещенная в

зону переходного сочленения.

3.1.27. кольцо из профиля: Горячекатаный стальной профиль,

используемый в качестве кольцевого усиления переходного сочленения.

3.1.28. сборная кольцевая балка: Конструкция, изготовленная из

стальных пластин с цилиндрическими или кольцевыми очертаниями.

3.2. Обозначения

Используемые символы основаны на стандарте ISO 3898: 1987.

(LA) — линейно-упругий расчет оболочки

(LBA) — анализ собственных форм потери устойчивости

(GNA) — расчет с учетом геометрической нелинейности

(MNA) — расчет с учетом физической нелинейности материала

(GMNA) — расчет с учетом геометрической и физической нелинейности

(GNIA) — геометрически нелинейный упругий расчет с учетом

несовершенств

(GMNIA) — геометрически и физически нелинейный расчет с учетом

несовершенств

A — площадь поперечного сечения;

С — мембранная прочность на растяжение;

С — коэффициент продольного изгиба;

D — жесткость при изгибе;

Е — модуль Юнга;

F — сила;

G — модуль сдвига;

Н — высота конструкции;

I — момент инерции площади поперечного сечения;

It — унифицированная постоянная кручения;

К — изгибная жесткость стеновой панели;

L — высота сегмента оболочки или ребра жесткости;

М — изгибающий момент;

N — осевая сила;

Q — уровень допуска на изготовление конструкции оболочки,

подверженной потере устойчивости;

Rυ — локальный радиус кривизны на гребне или во впадине гофра

жесткости.

a — коэффициент;

b — ширина листа или ребра жесткости;

d — расстояние между гребнями гофра;

e — эксцентриситет силы или ребра жесткости;

fy — предел текучести стали;

fu — предел прочности стали;

h — ширина полки кольцевой балки;

j — коэффициент прочности сварных соединений внахлестку,

определяемый с помощью мембранных напряжений;

j — эквивалентная гармоника вариации расчетного напряжения;

l — полезная длина оболочки в режиме расчета линейного (одноосного)

напряжения;

l — длина волны гофра волнистой листовой стали;

l — половина длины волны вероятного изгиба (при расчетах учитывается

высота);

m — изгибающий момент на единицу ширины;

mx — меридиональный изгибающий момент на единицу окружности;

тθ — изгибающий момент в кольцевом направлении на единицу высоты

оболочки;

mxy — поперечный крутящий момент на единицу ширины листа;

mxθ — поперечный крутящий момент на единицу ширины оболочки;

n — мембранное усилие;

n — количество обособленных опор вдоль окружности силоса;

nx — меридиональное мембранное усилие на единицу окружности;

ny — мембранное усилие в кольцевом направлении на единицу высоты;

nθ — мембранное усилие в кольцевом направлении на единицу высоты

оболочки;

nxy — мембранное усилие сдвига на единицу ширины листа;

nxθ — мембранное усилие сдвига на единицу ширины оболочки;

p — нагружение распределенным давлением;

pn — нормальное давление на оболочку (направленное наружу);

px — меридиональная поверхностная нагрузка параллельная оболочке

(нисходящая);

pθ — поверхностная нагрузка параллельная оболочке в кольцевом

направлении (против часовой стрелки);

q — поперечное усилие сдвига на единицу длины, действующее на

стяжку;

r — радиальная координата силоса круглой формы в плане;

r — радиус срединной поверхности оболочки;

s — расстояние между ребрами жесткости в кольцевом направлении;

t — толщина стенки;

tx, ty — эквивалентная толщина стенки гофрированного листа при

растяжении в направлениях х, у;

w — обширность дефектности;

w — радиальное отклонение;

x — локальная меридиональная координата;

у — локальная кольцевая координата;

z — глобальная координата по оси;

z — координата вдоль вертикальной оси осесимметричного силоса

(оболочка вращения).

α — коэффициент упругой потери устойчивости вследствие дефектности

(коэффициент разрушения);

α — коэффициент температурного расширения;

β — полуугол при вершине хоппера;

γF — коэффициент надежности по воздействиям;

γΜ — общий коэффициент надежности по материалу;

δ — предельный прогиб;

Δ — приращение;

χ — коэффициент устойчивости колонны;

χ — коэффициент устойчивости оболочки;

λ — полуволна меридионального изгиба оболочки;

λ — относительная сплюснутость оболочки;

μ — коэффициент трения о стенки;

ν — коэффициент поперечной деформации Пуассона;

θ — кольцевая координата вокруг оболочки;

σ — нормальное напряжение;

σbx — меридиональное напряжение при изгибе;

σbθ — кольцевое изгибное напряжение в изогнутой оболочке;

τbxθ — напряжение сдвига при кручении в изогнутой оболочке;

σmx — меридиональное мембранное напряжение;

σmθ — кольцевое мембранное напряжение в изогнутой оболочке;

τmxθ — мембранное напряжение сдвига в изогнутой оболочке;

σsox — меридиональное напряжение внешней поверхности;

σsoθ — кольцевое напряжение внешней поверхности изогнутой оболочки;

τsoxθ — напряжение сдвига внешней поверхности изогнутой оболочки;

τ — напряжение сдвига;

ω — безразмерный параметр в расчетах изгиба;

ω — наклон к вертикали хоппера, ось которого не вертикальна;

ψ — параметр неравномерности напряжения.

Подстрочные индексы

E — величина напряжения или смещения (от расчетных воздействий);

F — воздействия;

M — материал;

R — несущая способность;

S — величина результирующего напряжения (от расчетных воздействий);

b — изгибание;

c — цилиндр;

cr — критическая величина изгиба;

d — расчетное значение;

eff — эффективное значение;

h — хоппер;

m — мембрана, средняя точка пролета;

min — минимальное допустимое значение;

n — нормаль относительно стенки;

p — давление;

r — радиальная ориентация;

s — юбка, опора;

s — поверхностное напряжение (о... наружной поверхности, i...

внутренней поверхности)

u — критическое значение;

w — меридионально параллельное относительно стенки (трение о

стенку);

x — меридиональное направление;

z — осевое направление;

θ — кольцевое направление (оболочек вращения).

4. Основы проектирования

4.1. Основные положения

4.1.1. Сооружение должно быть запроектировано и возведено таким

образом, чтобы при соответствующих уровнях надежности и экономичности в

течение расчетного срока эксплуатации оно воспринимало все возможные

воздействия, которые могут произойти в ходе эксплуатации, и оставалось бы

пригодным для использования в целях, для которых оно создавалось.

В течение расчетного срока службы должны быть обеспечены:

конструктивная прочность (несущая способность), эксплуатационная

пригодность и долговечность.

4.1.2. Проектирование стальных конструкций силосных корпусов,

несущих опорных конструкций силосов и колонн подсилосных этажей

следует выполнять по указаниям СП 16.13330 и СП 43.13330.

4.1.3. В случае пожара, несущая способность должна быть обеспечена в

течение требуемого промежутка времени в соответствии с требованиями

СП 2.13130 и СП 4.13130.

4.1.4. Сооружение должно быть запроектировано таким образом, чтобы в

нем исключались существенные повреждения, связанные с такими событиями

как взрыв, удар или последствия ошибок деятельности человека. Указанные

факторы должны быть определены в каждом индивидуальном проекте на

основе требований действующих нормативных документов.

4.1.5. Возможные повреждения следует ограничить или исключить за

счет использования одного или нескольких мероприятий:

- предотвращение, исключение или снижение опасностей, которым

может быть подвергнуто сооружение;

- выбор такой формы несущей конструкции, которая имеет низкую

чувствительность к рассматриваемым опасностям;

- выбор проектных решений, при которых выход из строя отдельного

элемента конструкции или некоторой части сооружения вследствие

повреждения не приводил бы к его полному обрушению;

- исключение, насколько это возможно, несущих конструкций, которые

могут разрушиться без предварительных проявлений начинающегося

разрушения;

- выбор надежных соединений несущих элементов.

4.1.6. Выполнение основных требований должно обеспечиваться за счет:

- качественного проектирования;

- выбора соответствующих материалов;

- контроля над проектированием, изготовлением, строительством и

эксплуатацией с учетом особенностей проекта.

4.1.7. К конструкциям силоса относятся все строительные секции с

оболочками и сварными листовыми элементами, а также ребрами жесткости,

распорками, кольцами и оснасткой.

4.1.8. Опорная конструкция не рассматривается как часть конструкции

силоса. Границу между силосом и его несущими опорами следует понимать,

как показано на рисунке 3.1. Соответственно началом конструкций, которые

поддерживают силос, следует считать точки, где заканчиваются стенка силоса

и его оснастка.

4.1.9. Опорную конструкцию следует рассчитывать в соответствии с

СП 16.13330.

4.1.10. Расчет конструкций силоса должен предусматривать их защиту от

повреждений с учетом условий эксплуатации силоса.

4.2. Обеспечение надѐжности

4.2.1. Требуемая надежность сооружения достигается за счет

проектирования в соответствии с требованиями нормативных документов, а

также посредством соответствующего изготовления конструкций,

производства строительно-монтажных работ по возведению сооружения и

контроля над качеством работ.

4.2.2. При оценке надежности для каждого сооружения должны

приниматься во внимание основные факторы, включая:

- возможную причину и/или способ достижения предельного состояния;

- возможные последствия отказа с учетом риска для жизни,

травмирования, потенциальных экономичных ущербов;

- социальные последствия разрушения;

- расходы и мероприятия необходимые для уменьшения риска

разрушения.

4.2.3. Надежность каждого сооружения может зависеть от одного или

обоих факторов:

- уровня ответственности сооружения в целом;

- уровня ответственности его конструктивных элементов.

4.2.4. Надежность по несущей способности и эксплуатационной

пригодности, может быть достигнута в результате:

а) применения профилактических и защитных мероприятий (например,

внедрением барьеров безопасности, использованием активных и пассивных

защитных противопожарных мер, защитой от коррозии);

б) проектирования и расчета с использованием репрезентативных значений

воздействий и коэффициентов надежности;

в) контроля над качеством;

г) мероприятий, направленных на уменьшение ошибок при проектировании

и возведении сооружения, а так же других грубых ошибок, связанных с

деятельностью людей;

д) учета других факторов при проектировании:

- основных требований;

- запаса прочности;

- долговечности, включая выбор проектного срока эксплуатации;

- степени и качества предварительных исследований грунта и возможных

влияний окружающей среды;

- точности использованных расчетных моделей;

- качества технической документации;

е) эффективного строительства;

ж) соответствующего контроля и технического обслуживания сооружения

согласно проектной документации.

4.2.5. Мероприятия по исключению потенциальных причин разрушений

и/или снижению их последствий могут быть, в определенной степени,

взаимозаменяемыми при условии, что будет обеспечена надежность

сооружения.

4.2.6. При проектировании силосов должны использоваться разные

уровни подхода в зависимости от выбранного класса ответственности,

конструктивных решений и склонности к разным видам разрушения.

4.2.7. В настоящем своде правил рассматриваются требования к трем

классам ответственности силосов, которые обусловливают создание проектов,

имеющих, главным образом, одинаковый уровень риска и учитывающие

затраты и методики, необходимые для уменьшения риска отказа разных

конструкций. Это силосы классов ответственности 1, 2 и 3.

4.2.8. В таблице 4.1 приведена классификация силосов по двум

параметрам: размеру и способу эксплуатации.

Т а б л и ц а 4 . 1 - Классы ответственности с учетом размера силоса и способа его

эксплуатации

Класс ответственности Условия проектирования

Класс ответственности 3 Силосы с наземными опорами или силосы, опирающиеся на

сплошную юбку до уровня земли и имеющие емкость более W3a

тонн. Силосы на обособленных опорах емкостью более W3b

тонн. Силосы емкостью более W3с тонн, в которых присутствует

любое из нижеследующих условий проектирования:

а) нецентрированная разгрузка

б) локализация нагрузки на отдельных участках

в) асимметричное наполнение

Класс ответственности 2 Все силосы, охваченные настоящим сводом правил и не

включенные в другой класс

Класс ответственности 1 Силосы емкостью от W1a тонн1)

до W1b тонн

1) Силосы емкостью менее W1a тонн не подпадают под требования настоящего свода правил.

4.2.9. В таблице 4.2 приведены рекомендуемые значения для

разграничения классов ответственности.

Т а б л и ц а 4 . 2 - Рекомендуемые значения для разграничения классов:

Граница класса Рекомендуемое значение

(в тоннах)

W3a 5000

W3b 1000

W3c 200

W1b 100

W1a 10

4.3. Расчетный срок эксплуатации (службы)

Расчетный срок службы сооружения должен определять генеральный

проектировщик по согласованию с заказчиком.

П р и м е ч а н и е – Рекомендуемые сроки службы зданий и сооружений приведены в

ГОСТ 27751-2014, таблица 1.

4.4. Долговечность.

4.4.1. Сооружение должно быть спроектировано таким образом, чтобы в

течение расчетного срока службы не снижались его эксплуатационные

характеристики ниже намеченного уровня. При этом необходимо учитывать

влияние окружающей среды и ожидаемый уровень технического

обслуживания.

4.4.2. Для того чтобы обеспечить требуемую долговечность сооружения,

необходимо учитывать следующие факторы:

- предусмотренные или прогнозируемые условия эксплуатации

сооружения;

- расчетные критерии;

- ожидаемые условия окружающей среды;

- состав, свойства и эксплуатационные характеристики материалов и

продуктов;

- свойства грунта основания;

- выбор конструктивной системы;

- форму элементов конструкции и их соединений;

- качество изготовления и уровень контроля;

- применение специальных защитных мероприятий;

- плановое техническое обслуживание в течение расчетного срока

эксплуатации.

4.4.3. Условия окружающей среды должны быть установлены на стадии

проектирования с тем, чтобы установить их влияние на долговечность и

принять соответствующие меры для защиты материалов, используемых в

сооружении.

4.4.4. Степень износа конструкций может быть оценена на основе

расчетов, экспериментального исследования, опыта эксплуатации ранее

построенных сооружений или на основании комбинации указанных

соображений.

4.5. Обеспечение качества.

Для создания сооружения, которое соответствует требованиям,

заложенным при проектировании, необходимо провести соответствующие

мероприятия по обеспечению качества. Данные мероприятия включают:

- определение требований к надежности;

- проведение организационных мероприятий по сохранению

достигнутого качественного уровня;

- контроль на стадиях проектирования, изготовления, производства

строительно-монтажных работ и технического обслуживания в процессе

эксплуатации.

4.6. Предельные состояния

4.6.1. По достижению пластических деформаций

4.6.1.1. Предельное состояние по пластичности наступает по

достижению пластических деформаций материала, после которого несущая

способность конструкции считается исчерпанной. Несущая способность

конструкции в предельном состоянии по пластичности, может трактоваться,

как нагрузка пластического разрушения, полученная из рассмотрения

механизма, основанного на теории малых перемещений.

4.6.1.2. Предельное состояние разрыва при растяжении принимается как

состояние, при котором стенка оболочки разрушается по сечению брутто от

растяжения, приводящего к разделению оболочки на две части.

4.6.1.3. При отсутствии ослабляющих отверстий можно считать, что

предельное состояние разрыва при растяжении эквивалентно предельному

состоянию по пластичности.

4.6.1.4. При проверке предельного состояния по пластичности

поведение конструкции можно считать полностью или частично

пластическим (т. е. положением об упругой совместности деформаций можно

пренебречь).

П р и м е ч а н и е — Характерной особенностью этого предельного состояния

является то, что воспринимаемая нагрузка или воздействия (сопротивление) не могут быть

увеличены без соответствующего изменения геометрии конструкции или

деформационного упрочнения материала.

4.6.1.5. При проверке предельного состояния по пластичности следует

учитывать все значимые комбинации нагрузок.

4.6.2. По малоцикловой прочности

4.6.2.1. Предельное состояние по малоцикловой прочности это

состояние конструкции, при котором повторяющиеся циклы приложения и

снятия нагрузки вызывают развитие пластических деформаций растяжения и

сжатия, подвергая конструкцию повторяющемуся пластическому

деформированию, что в результате приводит к образованию и развитию

трещин вследствие исчерпания способности материала поглощать энергию.

П р и м е ч а н и е — Напряжения, связанные с этим предельным состоянием,

возникают от комбинации всех воздействий при условии совместности деформаций

конструкции.

4.6.2.2. При проверке предельного состояния по малоцикловой

прочности следует учитывать все циклические воздействия (такие как

временные нагрузки и колебания температур), способные вызвать

пластические деформации и которые будут действовать в течение более трех

циклов за срок службы конструкции.

4.6.2.3. Проверку предельного состояния по малоцикловой прочности

следует выполнять в соответствии с положениями СП 16.13330.2011,

раздел 12. Результаты проверки надлежит проанализировать на совместность

деформаций в упругом или упругопластическом состоянии.

4.6.3. По устойчивости

4.6.3.1. Предельное состояние по устойчивости наступает, когда малые

приращения нагрузки вызывают непропорционально большие перемещения

оболочки по нормали к ее поверхности. Это может произойти под действием

сжимающих или касательных мембранных напряжений в стенке оболочки с

вероятностью полного разрушения конструкции при малейшем увеличении

нагрузки.

4.6.3.2. Вычисление расчетных напряжений и усилий при проверке

предельного состояния по устойчивости следует выполнять по указаниям

СП 16.13330.

4.6.3.3. Для вычисления расчетных напряжений и усилий при проверке

предельного состояния по устойчивости следует использовать один или

несколько следующих типов расчета:

— безмоментная теория только для осесимметричных оболочек;

— выражения в Приложении А;

— линейно-упругий расчет (LA), который минимально необходим для

расчета напряжений при обычных условиях загружения (за исключением

случаев сочетаний нагрузок приведенных в Приложении А);

— линейно-упругий расчет оболочки на устойчивость (LBA), который

выполняется при рядовых условиях нагружения, если требуется определить

критическую нагрузку;

— физически нелинейный расчет оболочки (MNA), который выполняется

при рядовых условиях загружения, если требуется определить несущую

способность по развитию пластических деформаций;

— GMNIA в сочетании с MNA, LBA и GMNA с учетом соответствующих

начальных несовершенств и расчетных тарировочных коэффициентов.

4.6.3.4. При проверке следует учитывать все комбинации нагрузок,

вызывающие сжимающие или касательные мембранные напряжения в

оболочке.

4.6.3.5. Поскольку несущая способность оболочки при проверке по

предельному состоянию существенно зависит от качества изготовления

конструкции, при данной проверке следует учитывать соответствующие

требования по допускам на изготовление.

4.6.4. По усталости

4.6.4.1. Предельное состояние по усталости наступает, когда

повторяющиеся циклы увеличения и уменьшения нагрузки приводят к

развитию усталостных трещин.

4.6.4.2. Для вычислений расчетных напряжений и усилий при проверке

предельного состояния по усталости надлежит использовать следующие виды

расчета:

— выражения в Приложении В с использованием коэффициентов

концентрации напряжений;

— упругий расчет (LA или GNA) с использованием коэффициентов

концентрации напряжений.

4.6.4.3. При проверке предельного состояния по усталости следует

учитывать все переменные воздействия с количеством циклов более Nf в

течение расчетного срока со спектром воздействия, определяемым по

СП 16.13330. Рекомендуется значение Nf = 10 000.

5. Нагрузки и воздействия

5.1. Общие положения

5.1.1. Должны выполняться общие требования, изложенные в

СП 20.13330 и СП 43.13330.2012 (раздел 7).

5.1.2. При расчете силосов должны быть учтены нагрузки и воздействия:

временные – от веса сыпучих материалов, части горизонтального

давления и трения сыпучих материалов о стены силосов, веса

технологического оборудования [не менее 2 кПа (200 кгс/м2)], крена и

неравномерных осадок;

кратковременные – возникающие при изготовлении, перевозке и монтаже

конструкций, при изменении температур наружного воздуха, от части

горизонтального неравномерного давления сыпучих материалов, от

давления воздуха, нагнетаемого в силос при активной вентиляции и

гомогенизации;

особые – от давления при взрыве.

5.1.3. Коэффициенты надежности по нагрузке f следует принимать по

СП 20.13330 и СП 43.13330.2012 (пункт 7.3.25).

5.2. Воздействие ветра

5.2.1. Поскольку большие легкие конструкции чувствительны даже к

небольшому перераспределению ветрового давления на стенку силоса, с

точки зрения устойчивости в порожнем состоянии, а так же для уточнения

основных данных о ветре, содержащихся в СП 20.13330, может

использоваться дополнительная информация.

П р и м е ч а н и е – Распределение ветрового давления вокруг приземленного

цилиндрического силоса может быть важным для оценки анкерных креплений и

определению сопротивления потере устойчивости под воздействием ветра. В некоторых

случаях значения, указанные в СП 20.13330, могут оказаться недостаточными.

5.2.2. Изменение давления вокруг отдельно стоящего силоса можно

определить посредством окружной координаты θ, начальная точка которой

находится с наветренной стороны (см. рисунок 6.2). Изменение

распределения давления в окружном направлении (позитивное и

направленное внутрь) на обособленный силос под сплошной крышей (см.

рисунок 6.2) представлено выражением:

(6.1)

где dc — диаметр силоса;

H — общая высота силоса;

H/dc — соотношение геометрических размеров всей конструкции и ее

опор (см. рисунок 6.1). В силосах, где H/dc менее 0,50, следует

принять значение H/dc = 0,50. Распределение давления не

должно основываться на высоте цилиндра Hc.

5.2.3. Изменение распределения давления в окружном направлении

(позитивное и направленное внутрь) на комплекс силосов под сплошной

крышей (см. рисунок 6.3) можно принять по формуле:

(8.2)

Рисунок 6.1 - Соотношение геометрических размеров конструкции силоса и его опор

Рисунок 6.2 - Изменение распределения давления ветра в окружном направлении вокруг

отдельно стоящего силоса

Рисунок 6.3 - Изменение распределения давления ветра в окружном направлении в группе

силосов

5.2.4. Если силос не имеет сплошной крыши, то к указанному выше

давлению Cp следует добавить дополнительное унифицированное внутреннее

пониженное давление ∆Cp, таким образом повышается максимальное

давление нетто:

а) дополнительное давление на силос с открытым верхом,

направленное внутрь: ∆Cp = +0,6;

б) дополнительное давление на силос с небольшим отверстием,

оборудованный дыхательными клапанами, направленное внутрь ∆Cp = +0,4.

П р и м е ч а н и е — ∆Cp принимается как положительно направленное внутрь. В

данном случае результирующая величина наружного и внутреннего давления на стенку

силоса с его подветренной стороны близка к нулю.

5.3. Сочетание давления твердых материалов с другими

воздействиями

5.3.1. Для постоянных, временных и особых расчетных случаев

следует использовать коэффициенты γF, представленные в СП 20.13330.

5.3.2. Коэффициенты γΜi, для разных предельных состояний

представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 — Коэффициенты надежности

Сопротивление виду разрушения Обозначение

Коэффициент надежности по пределу текучести стенки

оболочки на сварных или болтовых соединениях γΜ0

Коэффициент надежности при определении несущей

способности стенки оболочки по устойчивости γΜ1

Коэффициент надежности по пределу прочности стенки

оболочки на сварных или болтовых соединениях γΜ2

Коэффициент надежности по малоцикловой прочности стенки

оболочки γΜ4

Коэффициент надежности по несущей способности

соединений γΜ5

Коэффициент надежности по усталости стенки оболочки γΜ6

П р и м е ч а н и е — Для силосов рекомендуются следующие числовые значения

коэффициентов γΜi:

γΜ0 = 1,00 γΜ1 = 1,10 γΜ2 = 1,25

γΜ4 = 1,00 γΜ5 = 1,25 γΜ6 = 1,10

6. Свойства материалов

6.1. Общие положения

6.1.1. Общие требования к свойствам материалов заданы в СП 16.13330.

6.1.2. Все марки стали, применяемые в силосах, должны быть пригодны

для сварки.

6.1.3. Все марки стали, применяемые в силосах цилиндрической формы

в плане, должны быть пригодны для холодной формовки в листы или

элементы криволинейной формы.

6.1.4. Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении,

сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного

проката принимать по СП 16.13330.2011, таблица В.5.

6.1.5. Если силос предполагается заполнять горячими твердыми

материалами, значения свойств материалов должны быть соответственно

снижены до максимально допустимых.

6.1.6. При проектировании силосов для эксплуатации при температурах

выше 100°C следует соблюдать дополнительные требования,

предусмотренные соответствующими нормативными документами.

6.2. Геометрические характеристики

6.2.1. При проектировании следует руководствоваться положениями о

геометрических параметрах в строительстве, содержащихся в ГОСТ 21778.

Также должна использоваться дополнительная специальная информация

для конструкций оболочек, которая содержится в СП 16.13330.2011,

подраздел 15.7.

6.2.2. Толщину листа оболочки следует рассматривать как

номинальную. В случае нанесения на стальной лист металлического

покрытия, номинальной толщиной следует считать толщину основного

металла, полученную в результате вычитания из общей толщины листа

толщин цинкового покрытия на обеих поверхностях стального листа.

6.2.3. Возможные последствия коррозии и истирания толщины листов

стенки силоса должны учитываться при проектировании.

7. Основы расчета конструкций

7.1. Предельные состояния по несущей способности

7.1.1. Общие положения

Состав и относительные размеры стальных конструкций и элементов

должны удовлетворять основным проектным требованиям, указанным в

разделе 5.

7.1.2. Необходимые проверки

Для каждого предельного состояния расчет должен отвечать следующему

условию:

Sd < Rd, (7.1)

где S и R представляют любой подходящий параметр.

7.1.3. Усталость и циклическая пластичность — малоцикловая

усталость

7.1.3.1.1. Детали конструкции, подлежащие резкому местному изгибу,

должны проверяться на предельные состояния по малоцикловой прочности и

усталости посредством процедур, предусмотренных СП 16.13330.

Силоса класса ответственности 1 не требуют проверки на малоцикловую

прочность и усталость.

7.1.4. Припуск на истирание и коррозию

7.1.4.1. Воздействие истирания стенок силоса хранящимися твердыми

материалами на протяжении срока эксплуатации конструкции должно

учитываться при определении эффективной толщины стенки.

7.1.4.2. Если конкретная информация отсутствует, предполагается, что

в результате истирания всей поверхности при контакте с движущимся

твердым материалом толщина стенки уменьшается за счет потери металла на

величину ∆ta. Рекомендуется значение ∆ta = 2 мм.

7.1.4.3. Влияние коррозии стенки, соприкасающейся с хранящимся

твердым материалом на протяжении срока эксплуатации конструкции, также

должно учитываться при определении эффективной толщины стенки.

7.1.4.4. Конкретные значения припусков на коррозию и истирание,

принятые в расчете, должны быть согласованы между проектной

организацией, заказчиком и соответствующим полномочным органом с

учетом предполагаемой области применения и природы хранящихся твердых

веществ.

7.1.5. Допуск на температурные воздействия

Если в силосе хранятся твердые материалы в горячем состоянии, влияние

разности температур между деталями конструкции, контактирующими с

горячим материалом, и охлажденными деталями должно быть учтено при

определении распределения напряжения в стенке.

7.2. Расчет конструкции оболочки силоса

7.2.1. Моделирование конструкции оболочки

Модель оболочки должна включать все элементы жесткости, большие

отверстия и оснастку.

Проект должен гарантировать, что будут удовлетворены предполагаемые

граничные условия.

8. Расчет цилиндрических стенок

8.1. Основные положения

8.1.1. Общие положения

Размеры цилиндрических стальных стенок силоса должны

соответствовать основным проектным требованиям к предельным состояниям

по несущей способности.

8.1.2. Расчет стенки силоса

8.1.2.1. Цилиндрическая стенка силоса должна быть проверена на

соответствие предельным состояниям по следующим критериям:

общая устойчивость и статическое равновесие.

LS1: предельное состояние по пластичности

прочность на разрыв, сопротивление образованию трещин и механизму

пластического разрушения (избыточной текучести) под воздействием

внутреннего давления и других воздействий;

прочность стыков (соединений).

LS2: малоцикловая прочность

сопротивление локальной текучести при изгибе;

локальные эффекты.

LS3: потеря устойчивости

устойчивость при осевом сжатии;

устойчивость при наружном давлении (ветра или разреженности);

устойчивость при сдвиге в результате асимметричных воздействий;

устойчивость при сдвиге в зоне полуколонн;

локальный отказ над опорными стойками;

локальная потеря устойчивости вокруг отверстий;

локальная потеря устойчивости в результате асимметричных

воздействий;

LS4: усталость

сопротивление усталостному разрушению.

8.1.2.2. Стенка оболочки должна удовлетворять положениям СП 16.13330,

за исключением случаев, когда соответствие требованиям данного свода

правил обеспечивается согласно пунктов 10.3 – 10.6.

8.1.2.3. В силосах класса ответственности 1 предельные состояния по

малоцикловой прочности и по усталости могут быть проигнорированы.

8.2. Различия между формами цилиндрических оболочек

8.2.1. В стенке оболочки, изготовленной из плоского стального проката,

называемого «изотропным» (см. рисунок 8.1), параметры несущей

способности должны определяться согласно пункта 10.3.2.

8.2.2. В стенке оболочки, изготовленной из гофрированных стальных

листов, у которых впадины, называемые «горизонтальные гофры» (см.

рисунок 9.1), расположены вдоль окружности силоса, параметры несущей

способности должны определяться согласно пункта 10.3.4. В стенках

оболочки, где впадины, называемые «вертикальные гофры», расположены

вдоль линии меридиана, параметры несущей способности должны

определяться согласно пункта 10.3.5.

8.2.3. В стенке оболочки, имеющей ребра жесткости, прикрепленные с

наружной стороны, — называемое, «наружное усиление» независимо от

интервалов между ребрами жесткости, — параметры несущей способности

должны определяться согласно пункта 10.3.3.

8.2.4. В стенке оболочки, смежные листы которой соединяются

внахлест, образуя, называемые, «перекрывающиеся» (см. рисунок 9.1) в

местах соединения секции, параметры несущей способности должны

определяться согласно пункта 10.3.2.

План

Изотропные стенки, соединенные внахлест, с наружными ребрами жесткости и

горизонтально ориентированными гофрами

Рисунок 8.1 - Иллюстрации конфигураций цилиндрической оболочки

8.3. Несущая способность цилиндрических стенок силоса

8.3.1. Общие положения

Цилиндрическая оболочка должна удовлетворять положениям СП

16.13330. Они могут быть удовлетворены путем оценки расчетной несущей

способности согласно нижеследующим критериям.

8.3.2. Изотропные стенки на сварных и болтовых соединениях

8.3.2.1. Общие положения

Поперечное сечение стенки оболочки должно иметь площадь,

обеспечивающую соответствующее сопротивление разрыву или переходу в

состояние текучести.

Соединения должны иметь требуемое сопротивление разрушению в

площади сечения нетто при достижении предельной прочности на разрыв.

При необходимости оценка прочности на разрыв должна включать

эксцентриситет соединений внахлестку.

Стенка оболочки должна обеспечивать соответствующее сопротивление

потере устойчивости.

8.3.2.2. Оценка расчетных усилий

8.3.2.2.1. При необходимости, расчетные усилия под воздействием

внутреннего давления, силы фрикционного сцепления и всех существенных

расчетных нагрузок должны определяться во всех точках оболочки при

разных значениях внутреннего давления и фрикционного сцепления стенки с

твердыми материалами.

П р и м е ч а н и е 1 — Каждый набор расчетных усилий при загрузке в силос на

хранение твердого материала должен основываться на одних и тех же свойствах

хранящегося твердого материала.

П р и м е ч а н и е 2 — Если расчетные усилия оцениваются на основе предельного

состояния по пластичности, как правило, свойства хранящегося твердого материала

должны определяться для целей максимального повышения внутреннего давления и снятия

локальных нагрузок.

П р и м е ч а н и е 3 — Если расчетные усилия оцениваются с целью обеспечения

предельного состояния по устойчивости под нагрузкой хранящегося твердого материала,

как правило, свойства хранящегося твердого материала должны определяться с целью

максимального повышения осевого сжатия и снятия локальных нагрузок.

Но, если внутренне давление окажется полезным для повышения несущей

способности по устойчивости, должны быть приняты только давление наполнения (из

множества свойств материала) наряду с осевыми разгрузочными силами, поскольку

полезное давление может местами упасть до значений давления наполнения, даже если

осевое сжатие и определяется исходя из состояния разгрузки.

8.3.2.2.2. Когда для оценки расчетных напряжений в стенке оболочки

применяется мембранная теория, несущая способность стенки должна быть

достаточной, чтобы выдержать самое высокое давление во всех точках.

8.3.2.2.3. Поскольку установлено, что давление высокой степени

локализации вызывает более низкие расчетные мембранные усилия, чем

определяемые посредством мембранной теории, для удешевления проектного

решения при определении расчетного напряжения, при непосредственном и

компьютерном проектировании можно применять положения СП 16.13330.

8.3.2.2.4. Когда применяется расчет по мембранной теории, полученное

двухмерное поле усилий nх,Ed, nθ,Ed и nxθ,Ed можно находить посредством

эквивалентного расчетного напряжения:

(8.1)

8.3.2.2.5. Когда применяется расчет по теории упругих деформаций при

изгибе (LA), полученное двухмерное поле основных усилий nх,Ed, nθ,Ed, nxθ,Ed,

mх,Ed, mθ,Ed, mxθ,Ed может быть трансформировано в фиктивные компоненты

напряжения:

, (8.2)

(8.3)

и в эквивалент расчетного напряжения по Мизесу:

(8.4)

П р и м е ч а н и е — Приведенные выше выражения (критерий текучести

Ильюшина А.А.) в целях проектирования дают упрощенный консервативный эквивалент

напряжения.

8.3.2.3. Предельное состояние по пластичности

8.3.2.3.1. Расчетная несущая способность в листах, выраженная

мембранными усилиями, должна оцениваться как эквивалентное

сопротивление напряжению конструкции на сварных и болтовых соединениях

fe,Rd , представленное следующей формулой:

(8.5)

8.3.2.3.2. Расчетная несущая способность соединений внахлестку в

сварной конструкции fe,Rd должна оцениваться посредством критерия

фиктивной прочности:

(8.6)

8.3.2.3.3. Прочность соединения сварных деталей с заполненными

непрерывными угловыми швами должна быть принята за величину j = ji.

П р и м е ч а н и е — Рекомендуемые значения ji для соединений разной

конфигурации приведены таблице 9. Одиночное сварное соединение внахлестку не должно

применяться, если более 20 % значения σe,Ed в выражении 9.4 выводится из изгибающих

моментов.

Таблица 8.1 - Коэффициент прочности ji соединения сварных швов внахлестку

Тип соединения Эскиз Значение ji

Двойной сварной

шов внахлестку

Одиночный сварной

шов внахлестку

8.3.2.3.4. В болтовой конструкции расчетная несущая способность

соединения в площади сечения нетто должна оцениваться посредством

мембранных усилий следующим образом:

- меридиональная несущая способность

(8.7)

- окружная несущая способность

(8.8)

- сопротивление сдвигу

(8.9)

8.3.2.3.5. Проектирование болтовых соединений должно выполняться в

соответствии с СП 16.13330. При необходимости должно учитываться

влияние крепежных отверстий при соответствующих требованиях к

растяжению, сжатию или сдвигу.

8.3.2.3.6. Сопротивление локальным нагрузкам в результате крепления

оснастки должно рассматриваться согласно подробному описанию в п. 8.4.6.

8.3.2.3.7. Во всех точках конструкции расчетные напряжения должны

удовлетворять следующему условию:

, (8.10)

8.3.2.3.8. Во всех точках конструкции расчетные усилия должны

удовлетворять соответствующим условиям:

, (8.11)

, (8.12)

, (8.13)

8.3.2.4. Устойчивость под воздействием осевого сжатия

8.3.2.4.1. При осевом сжатии расчетная несущая способность по

устойчивости должна определяться во всех точках оболочки с использованием

принятых допусков на изготовление строительных конструкций,

интенсивности сопутствующего гарантированного внутреннего давления p, и

равномерного распределения сжимающего напряжения в окружном

направлении.

Расчеты должны касаться всех точек стенки оболочки. При расчетах

устойчивости сжимающие мембранные силы должны рассматриваться как

положительные во избежание широко распространенного использования

отрицательных чисел.

8.3.2.4.2. Принятые допуски на изготовление строительных

конструкций оцениваются в соответствии с таблицей 8.2.

Таблица 8.2 — Классы качества допуска на изготовление

Величины допуска на

изготовление строительных

конструкций

Параметр качества,

Q Ограничения по классу надежности

Стандартное 16

Обязателен, если проект силоса

разработан согласно правилам класса

ответственности 1

Высокое 25

Отличное 40

Допускается только в случаях, если

проект силоса разработан согласно

правилам класса ответственности 3

8.3.2.4.3. Нормативные значение протяженности дефекта wok должно

быть принято за:

, (8.14)

8.3.2.4.4. Коэффициент уменьшения упругой деформации при

отсутствии избыточного давления α0 должен определяться по формуле:

, (8.15)

где параметр неоднородности напряжения ψ — некая величина в случае

однородного сжатия в окружном направлении, представленная в пункте

8.3.2.8 для неоднородного сжатия.

8.3.2.4.5. Если в силосе создается избыточное внутреннее давление,

коэффициент уменьшения упругой деформации α должен быть принят за

наименьшую из двух следующих величин: αpe и αpp, определяемых в

соответствии с локальным значением внутреннего давления p.

В силосах, спроектированных согласно правилам класса ответственности

1, значение коэффициента упругой деформации α не должно превышать α = α0.

8.3.2.4.6. Коэффициент уменьшения упругой деформации при

избыточном давленииαpe должен основываться на наименьшем значении

локального внутреннего давления (значение, наличие которого может быть

гарантировано) в местоположении точки, подлежащей оценке, и

сопутствовать осевому сжатию:

(8.16)

при

(8.17)

где: , – минимальное надежное расчетное значение локального внутреннего

давления;

– критическое напряжение при потере устойчивости в упругой

стадии (см. выражение 8.28).

8.3.2.4.7. Коэффициент уменьшения упругой деформации при

избыточном давлении αρρ должен основываться на наибольшем локальном

внутреннем давлении в местоположении точки, подлежащей оценке, и

сопутствовать осевому сжатию:

(8.18)

где: (8.19)

(8.20)

(8.21)

здесь pg — наибольшее расчетное значение локального внутреннего давления.

8.3.2.4.8. Если осевое напряжение сжатия в окружном направлении

неоднородно, эффект должен быть представлен параметром ψ

неоднородности напряжения, который определяется на основе линейного

распределения упругого напряжения, исходя из действующего распределения

осевого напряжения сжатия.

Распределение осевого мембранного напряжения сжатия на выбранном

уровне в окружном направлении должно трансформироваться, как показано

на рисунке 8.2. Расчетное значение осевого мембранного напряжения сжатия

в точках наивысшего напряжения на данной оси координат обозначается

как

Расчетное значение осевого мембранного напряжения на сжатие во

второй точке на той же оси координат, отстоящей от первой точки на

расстояние дуги окружности

(8.22)

должно быть принято за .

8.3.2.4.9. Когда коэффициент напряжения

(8.23)

находится в диапазоне 0,3 < s < 1,0, указанное выше местоположение второй

точки является удовлетворительным. Если значение s выходит за пределы

этого диапазона, следует выбрать альтернативное значение rΔθ с тем, чтобы

значение s определилось приблизительно как s = 0,5. Затем следует

продолжить последующие расчеты с согласованной парой значений s и Δθ.

Рисунок 8.2 - Представление локального распределения мембранного напряжения в

окружном направлении

8.3.2.4.10. Эквивалент гармоники j распределения напряжения должен

определяться из выражения:

, (8.24)

параметр неоднородности напряжения ψ должен определяться как:

, (8.25)

где ; (8.26)

; (8.27)

здесь ψb представляет значение параметра неоднородности напряжения в

условиях общего изгиба. Рекомендуется значение ψb = 0,40.

8.3.2.4.11. Эквивалент гармоники j, при которой дефектность не

снижается ниже сопротивления однородному критическому прогибу при

сжатии, может быть принята за величину j∞ = 1/b1. Откуда находим, что j > j∞,

а значение j следует принять за j = j∞.

8.3.2.4.12. В горизонтальном соединении внахлестку, вызывающем

эксцентриситет осевой силы, значение α, приведенное выше в пунктах

8.3.2.4.4 – 8.3.2.4.7, должно быть уменьшено до αL, если эксцентриситет

срединной поверхности листов относительно другу друга превышает k1t, а

изменение толщины листа в месте соединения составляет не более k2t, где t —

толщина более тонкого листа в соединении.

Если эксцентриситет меньше этой величины или изменение толщины

листа больше, нет необходимости уменьшать значение α.

П р и м е ч а н и е 1 — Рекомендуются значения αL = 0,7α, k1= 0,5 и k2 = 0,25, где α

представлено как αo, αpe или αpp, соответственно.

П р и м е ч а н и е 2 — Устойчивость снижается только ниже значения, которое с

другой стороны применялось бы, если бы нижний пояс не имел достаточной толщины,

чтобы вызвать формирование меньшего прогиба, когда дефект образуется непосредственно

над соединением внахлестку.

8.3.2.4.13. Критическое напряжение при потере устойчивости

изотропной стенки рассчитывается по формуле:

(5.28)

8.3.2.4.14. Нормативное напряжение при потере устойчивости

определяется с помощью соответствующего значения α, указанного в пунктах

8.3.2.4.4 – 8.3.2.4.8 следующим образом:

(8.29)

8.3.2.4.15. Коэффициент устойчивости χx определяется как функция

относительной степени сплюснутости λx оболочки:

, если , (8.30)

, если , (8.31)

, если , (8.32)

при: , (8.33)

, (8.34)

, (8.35)

где α выбирается как величина αo, αpe, αpp или αL, соответственно.

Рекомендуются значения β = 0,60 и η = 1,0.

8.3.2.4.16. Расчетное мембранное напряжение при потере устойчивости

определяется по формуле:

, (8.36)

где величина γM1 представлена в разделе 7.4.

8.3.2.4.17. Во всех точках конструкции расчетные усилия должны

удовлетворять условию:

, (8.37)

8.3.2.4.18. Если в стенке имеется соединение внахлестку,

удовлетворяющее условиям, указанным в пункте 8.3.2.4.12, измерять

максимальный допустимый дефект не обязательно поперек самого

соединения внахлестку.

8.3.2.4.19. Проектирование оболочки, стойкой к потере устойчивости под

воздействием осевого сжатия над локальной опорой, в зоне подвески (т. е. для

поддержки портального загрузочного устройства конвейера) и вблизи

отверстия должно выполняться условие в соответствии с пунктом 8.6.

8.3.2.5. Устойчивость под воздействием наружного давления,

частичной внутренней разреженности и ветра

8.3.2.5.1. Оценка устойчивости должна производиться в соответствии с

требованиями СП 16.13330, которые могут быть выполнены с помощью

следующих требований.

8.3.2.5.2. Нижняя кромка цилиндрической оболочки должна быть

надежно закреплена анкерами, чтобы противостоять вертикальному

смещению (см. пункт 8.4.7).

8.3.2.5.3. Оценка устойчивости должна производиться в каждом

сегменте или группе сегментов, где может образоваться потенциальная

выпуклость, включая самые тонкие и постепенно по мере увеличения

толщины добавляя другие сегменты. Самое низкое расчетное давление при

потере устойчивости определяется, исходя из этих альтернативных оценок.

8.3.2.5.4. Критическое наружное давление на изотропную стенку при

потере устойчивости должно определяться по формуле:

, (8.38)

где t — толщина самой тонкой части стенки;

l — высота между кольцами жесткости или зонами перехода;

Cb — коэффициент продольного изгиба под воздействием наружного

давления;

Cw — коэффициент распределения ветрового давления.

8.3.2.5.5. Параметр Cb должен оцениваться на основании состояния

верхней кромки в соответствии с таблицей 8.2.

Таблица 8.3 — Значения коэффициента продольного изгиба Cb

Состояние верхней

кромки

Крыша непрерывно

связана со стенкой

Кольцо верхнего среза

удовлетворяет пунктам

8.3.2.5.12-14

Верхний срез не

удовлетворяет пунктам

8.3.2.5.12-14

Cb 1,0 1,0 0,6

8.3.2.5.6. Если силос расположен в плотной группе силосов,

коэффициент распределения ветрового давления (связанный с давлением на

наветренную сторону силоса) следует принять равным Cw = 1,0.

8.3.2.5.7. Если силос отдельностоящий и подвержен только ветровой

нагрузке, коэффициент распределения ветрового давления (связанный с

давлением на наветренную сторону силоса) следует принять за наибольшую

величину из следующих двух:

, (8.39)

, (8.40)

8.3.2.5.8. Если силос отдельностоящий и подвержен комбинированному

воздействию ветровой нагрузки и внутренней разреженности, значение Cw

должно определяться как линейная комбинация 1,0 и расчетного значения,

приведенного в пункте 8.3.2.5.8 в соответствии с пропорциональным

соотношением наружного давления, возникающего из каждого источника.

8.3.2.5.9. Максимальное расчетное наружное давление (наветренная

сторона) под воздействием ветра и/или частичного разрежения должно

рассчитываться по формуле:

, (8.41)

где αn — коэффициент уменьшения дефектности формы вследствие потери

устойчивости в упругой стадии, а значение γM1 приведено в пункте

7.9.2. Рекомендуется значение αn = 0,5.

8.3.2.5.10. Проверка несущей способности должна удовлетворять

следующему условию:

, (8.42)

где pn,Ed — расчетное значение максимального наружного давления ветра

и/или частичной разреженности.

8.3.2.5.11. В верхней кромке цилиндра, которая по всем расчетам

достаточно укреплена кольцом, кольцо должно удовлетворять требованиям по

прочности и жесткости. Для уточненного расчета, расчетное значение

кольцевой силы и кольцевого изгибающего момента относительно

вертикальной оси кольца следует вычислить по формулам:

, (8.43)

, (8.44)

, (8.45)

, (8.46)

, (8.47)

где: – расчетное значение однородного компонента наружного

давления ветра и/или частичной разреженности;

– расчетное значение максимального давления ветрового потока;

– эталонное давление для расчета кольцевого изгибающего

момента;

– расчетное значение изгибающего момента, ассоциированного с

отклонением от округлости;

– расчетное значение изгибающего момента под воздействием

ветра;

– момент инерции площади кольца при изгибании в окружном

направлении;

L – общая высота стенки оболочки;

t – толщина самого тонкого пояса.

8.3.2.5.12. Если конструкция кольца в верхней кромке цилиндра

изготовлена методом холодной формовки, значение Mθ,Edo должно быть

увеличено на 15 % относительно того значения, которое представлено

выражением 5.45.

8.3.2.5.13. Изгибная жесткость EIz кольца в верхней кромке цилиндра в

окружном направлении должна превышать наибольшую величину из:

, (8.48)

и

, (8.49)

где Cw — коэффициент распределения давления ветра, представленный в

пунктах 8.3.2.5.7 и 8.3.2.5.8. Рекомендуется значение k1 = 0,1.

8.3.2.6. Мембранный сдвиг

8.3.2.6.1. Если основная часть стенки силоса подвержена сдвигающей

нагрузке (при эксцентричном заполнении, сейсмической нагрузке и т. п.),

мембранное сопротивление потере устойчивости при сдвиге должно быть

принято как при кручении оболочки на каждом горизонтальном уровне. В

проекте может быть принята во внимание осевая вибрация при сдвиге.

8.3.2.6.2. Критическое напряжение сдвига при потере устойчивости

изотропной стенки должно рассчитываться по формуле:

, (8.50)

где: t — толщина стенки в самом тонком месте;

l — высота между ребрами жесткости или зонами перехода.

8.3.2.6.3. Кольцо жесткости, необходимое в качестве границы зоны

потери устойчивости при сдвиге, должно иметь изгибную жесткость EIz по оси

изгиба вдоль окружности; ее величина должна быть не менее, чем:

, (8.51)

где приняты такие же значения l и t как те, что применялись в пункте 8.3.2.6.2

в самом критическом состоянии потери устойчивости. Рекомендуется

значение ks = 0,10.

8.3.2.6.4. Если сдвиг τ имеет линейные вариации по высоте

конструкции, сопротивление критическому сдвигу при потере устойчивости в

наивысшей точке сдвига может быть увеличено до значения:

, (8.52)

где l0 определяется выражением:

, (8.53)

где – это осевая скорость изменения сдвига по высоте в зоне сдвига;

— это пиковое значение напряжения сдвига. Если длина l0

превышает высоту конструкции, это правило не применимо и

оболочка рассматривается как подверженная однородному

мембранному сдвигу, представленному в разделе 7.

8.3.2.6.5. Если локальные напряжения сдвига вызваны локальными

опорами и несущими осевыми ребрами жесткости, сопротивление

критическому сдвигу при потере устойчивости, выраженное через локальные

значения сдвига между осевым ребром жесткости и оболочкой, может быть

определено в точке наивысшего сдвига с помощью выражения:

, (8.54)

в котором l0 определяется как:

, (8.55)

где — это окружная скорость изменения сдвига в окружном

направлении по мере удаления от ребра жесткости в зоне

сдвига;

— это пиковое значение напряжения сдвига.

8.3.2.6.6. Расчетное напряжение при потере устойчивости должно

определяться как наименьшая из следующих величин:

, (8.56)

и

, (8.57)

где – коэффициент уменьшения деформации при пластической потере

устойчивости, рекомендуется значение ατ = 0,80.

– коэффициент, приведенный в пункте 7.9.2.

8.3.2.6.7. Во всех точках конструкции расчетные напряжения должны

удовлетворять условию:

, (8.58)

8.3.2.7. Взаимодействие между меридиональным сжатием, сжатием в

окружном направлении и мембранным сдвигом

8.3.2.7.1. Если напряжения в стенке силоса содержат существенную

долю составляющих, кроме мембранного напряжения сжатия или напряжения

сдвига, должны выполняться положения СП 16.13330.

8.3.2.7.2. Требования к такому взаимодействию можно игнорировать,

если все, кроме одной, составляющих расчетного напряжения имеют

величину менее 20 % соответствующей расчетной несущей способности по

устойчивости.

8.3.2.8. Усталость, LS4

8.3.2.8.1. В силосах класса ответственности 3 должны выполняться

положения СП 16.13330.

8.3.2.8.2. В силосах класса ответственности 2, для которых расчетный

срок эксплуатации конструкции превышает величину Nf циклов наполнения и

разгрузки, должна проводиться проверка на усталость. Рекомендуется

значение Nf = 10 000.

8.3.2.9. Малоцикловая прочность, LS2

8.3.2.9.1. В силосах класса ответственности 3 должны выполняться

положения СП 16.13330. Проверка на отказ в условиях малоцикловой

прочности должна проводиться в точках нарушения непрерывности, вблизи

локальных кольцевых ребер жесткости и оснастки.

8.3.2.9.2. В силосах других классов ответственности эта проверка может

не проводиться.

8.3.3. Изотропные стенки с вертикальными ребрами жесткости

8.3.3.1. Общие положения

8.3.3.1.1. Если изотропная стенка укреплена с помощью вертикальных

ребер жесткости (продольных балок), при оценке напряжения сжатия в

вертикальном направлении должен учитываться эффект совместности

деформации стенки и ребер жесткости вследствие внутреннего давления.

8.3.3.1.2. Расчетные усилия, значения несущей способности и контроль

должны определяться согласно п. 5.3.2, но с учетом указанных здесь

дополнительных положений.

8.3.3.2. Предельное состояние по пластичности

8.3.3.2.1. Сопротивление разрыву вертикального шва должно

определяться как в изотропной оболочке (см. пункт 8.3.2).

8.3.3.2.2. Если конструктивный соединительный элемент включает

ребро жесткости, растягивающее воздействие на ребро жесткости должно

приниматься в расчет при оценке усилий в ребре и его восприимчивости к

разрыву под воздействием растягивающего напряжения в окружном

направлении.

8.3.3.3. Устойчивость под воздействием осевого сжатия

8.3.3.3.1. Стенка должна быть рассчитана по такому же критерию

устойчивости под воздействием осевого сжатия как стенка без ребер

жесткости, разве что интервал между ребрами жесткости будет менее ,

где t — локальная толщина стенки.

8.3.3.3.2. Если вертикальные ребра жесткости расположены с

интервалом менее , несущая способность при потере устойчивости всей

стенки должна оцениваться, либо исходя из предположения, что применяется

приведенный выше пункт 8.3.3.3.1, либо посредством методов общего

расчета.

8.3.3.3.3. Прочность самих ребер жесткости по устойчивости при осевом

сжатии должна оцениваться с учетом положений СП 16.13330.

8.3.3.3.4. Необходимо учитывать эксцентриситет ребра жесткости

относительно стенки оболочки.

8.3.3.4. Устойчивость под воздействием наружного давления,

частичного разрежения или ветрового воздействия

8.3.3.4.1. Стенка должна быть рассчитана по такому же критерию

устойчивости под воздействием наружного давления, как стенка без ребер

жесткости, если не потребуются более строгие расчеты.

8.3.3.4.2. Если потребуются более строгие расчеты, вертикальные ребра

жесткости могут рассматриваться как размазанные по ортотропной стенке, а

оценка напряжения при потере устойчивости может выполняться на

основании положений пункта 8.3.4.5 при Cυ = Cθ = Et и Cυθ = 0,38Et.

8.3.3.5. Мембранный сдвиг

8.3.3.5.1. Если основная часть стенки силоса подвергается сдвигающей

нагрузке (при эксцентричном наполнении, сейсмической нагрузке и т. п.),

мембранное сопротивление потере устойчивости при сдвиге должно

определяться так же, как для изотропной стенки без ребер жесткости (см. п.

5.3.2.6). Но расчетное сопротивление может быть увеличено, если принять во

внимание влияние ребер жесткости.

Эквивалентная длина l оболочки при сдвиге может быть принята за

наименьшую высоту между кольцами жесткости, или границами, или за

двойное расстояние по горизонтали между вертикальными ребрами жесткости

при условии, что каждое ребро жесткости имеет изгибную жесткость EIy при

изгибе в вертикальном направлении (вокруг окружной оси) большую чем:

где значения l и t принимаются такими же, какие применяются в самом

критическом состоянии при потере устойчивости. Рекомендуется значение ks = 0,10.

8.3.3.5.2. Если обособленное ребро жесткости резко обрывается в

направлении верхней части оболочки, силу в ребре следует равномерно

перераспределять в оболочку по длине, не превышающей .

Рекомендуется значение kt =4,0.

8.3.3.5.3. Если ребра жесткости обрываются, как указано в п. (2), или

используются для передачи локальных сил в оболочку, оценочное

сопротивление переносу сдвига между ребром жесткости и оболочкой не

должно превышать значение, приведенное в пункте 8.3.2.6 для переменного

линейного сдвига.

8.3.4. Горизонтальные гофрированные стенки

8.3.4.1. Общие положения

8.3.4.1.1. Все расчеты должны выполняться с толщинами,

исключающими покрытия и припуски.

8.3.4.1.2. Минимальная толщина стального основания гофрированной

листовой обшивки стенки должна отвечать требованиям СП 16.13330. В

конструкциях на болтовых соединениях размер болта должен быть не менее

M8.

8.3.4.1.3. Если цилиндрическая стенка изготовлена из гофрированного

листа с горизонтальными гофрами и вертикальными ребрами жесткости,

прикрепленными к стенке, гофрированная стенка не должна рассматриваться

как несущая вертикальную нагрузку, пока не будет считаться ортотропной

оболочкой; см. п. 5.3.4.3.3.

8.3.4.1.4. Особое внимание следует уделить тому, чтобы ребра

жесткости были стабильно устойчивы по отношению к изгибу в

меридиональной плоскости перпендикулярной стенке, так как изгибная

непрерывность ребра жесткости чрезвычайно важна для создания

сопротивления потери устойчивости под воздействием ветра или наружного

давления, а также когда движутся хранящиеся твердые материалы.

8.3.4.1.5. Если стенка укреплена вертикальными ребрами жесткости,

крепеж между листами обшивки и ребрами жесткости должен быть

соразмеренным, чтобы гарантировать перераспределение нагрузки на сдвиг в

хранящихся твердых материалах (фрикционного усилия) с каждого сегмента

стеновой обшивки на ребра жесткости. Толщина листовой обшивки должна

быть подобрана так, чтобы предотвратить локальный разрыв крепежа с учетом

пониженной несущей способности крепежных элементов в гофрированной

листовой обшивке.

8.3.4.1.6. Расчетные усилия, несущая способность и контроль должны

определяться согласно п. 5.3.2, но с учетом дополнительных положений,

изложенных выше в пунктах 8.3.4.1.1 – 8.3.4.1.5.

П р и м е ч а н и е 1 — Более подробная информация о проектировании

гофрированных оболочек силосов имеется в справочных данных, приведенных в

приложении Г.

П р и м е ч а н и е 2 — Общие меры по повышению жесткости стенки показаны на

рисунке 8.3.

8.3.4.2. Предельное состояние по пластичности

8.3.4.2.1. Крепежные болты межпанельных соединений должны

удовлетворять требованиям СП 16.13330.

8.3.4.2.2. Деталь соединения между панелями должна соответствовать

положениям СП 16.13330 для соединений, находящихся в состояниях

растяжения или сжатия.

8.3.4.2.3. Интервал между крепежными элементами по периметру

окружности не должен превышать 3° окружности.

П р и м е ч а н и е 1 — Деталь типичного болтового соединения панели показана на

рисунке 5.4.

Рисунок 8.3 - Рисунок 5.3 — Общая схема расположения

вертикальных ребер жесткости на оболочках с горизонтальными

гофрами

Рисунок 8.4 - Типичное болтовое соединение гофрированной панели силоса

8.3.4.2.4. Если в стенке проделываются сквозные отверстия для люков,

дверей, шнеков транспортера и других устройств, в этих местах должен

применяться гофрированный лист большей толщины, чтобы гарантировать,

что концентрации местного напряжения не приводят к локальному разрыву.

8.3.4.3. Устойчивость под воздействием осевого сжатия

8.3.4.3.1. Общие положения

8.3.4.3.1.1. Расчетная несущая способность при осевом сжатии должна

определяться во всех точках оболочки с учетом допусков на качество

изготовления строительных конструкций, сопутствующего гарантированного

внутреннего давления p и однородности сжимающего напряжения в

окружном направлении. Расчет должен учитывать каждую точку на стенке

оболочки.

8.3.4.3.1.2. Если стенку с горизонтальным гофром укрепить

вертикальными ребрами жесткости, расчет устойчивости при продольном

изгибе стенки должен выполняться согласно одному из двух альтернативных

методов:

а) расчет устойчивости при продольном изгибе эквивалентной ортотропной

оболочки (согласно п.5.3.4.3.3), если расстояние между ребрами

жесткости по горизонтали удовлетворяет требованиям п.5.3.4.3.3 (2);

б) расчет устойчивости при продольном изгибе отдельных ребер жесткости

(предполагается, что гофрированная стенка не несет осевую нагрузку, но

обеспечивает опору ребрам жесткости) и соблюдение требований пункте

8.3.4.3.4, если расстояние между ребрами жесткости по горизонтали не

удовлетворяет требованиям пункта 8.3.4.3.3.2.

8.3.4.3.2. Стенка без ребер жесткости

8.3.4.3.2.1. Если гофрированная оболочка не имеет вертикальных ребер

жесткости, нормативное значение локального сопротивления потере

устойчивости в пластической стадии должно определяться как большее из:

, (8.60)

и

, (8.61)

где t — толщина листа;

d — расстояние между гребнем и впадиной;

Rυ — локальная кривизна гофра (см. рисунок 8.2);

r — радиус цилиндра.

Локальная несущая способность при потере устойчивости в пластической

стадии nx,Rk не должна зависеть от величины внутреннего давления pn.

П р и м е ч а н и е — Локальная несущая способность при потере устойчивости в

пластической стадии — это сопротивление разрушению или «скатыванию» гофра.

8.3.4.3.2.2. Расчетное значение локальной несущей способности при

потере устойчивости в пластической стадии должно определяться как:

(8.62)

где: αx — коэффициент уменьшения дефектности потере устойчивости в

пластической стадии. Рекомендуется значение αx = 0,80.

γΜ0 — коэффициент, приведенный в пункте 7.9.2.

8.3.4.3.2.3. Во всех точках конструкции расчетные усилия должны

удовлетворять следующему условию:

(8.62)

8.3.4.3.3. Стенка с ребрами жесткости в качестве ортотропной

оболочки

8.3.4.3.3.1. Если стенка рассматривается в качестве ортотропной

оболочки (метод (а) в пункте 8.3.4.3.1), значение жесткости листовой обшивки

в разных направлениях должно приниматься по п. 4.4. Результирующие

значения размазанной жесткости должны учитываться как равномерно

распределенные. Эквивалентная срединная поверхность оболочки должна

пролегать вдоль центральной оси, от которой измеряется амплитуда (см.

рисунок 8.2).

8.3.4.3.3.2. Расстояние между ребрами жесткости по горизонтали ds

должно быть не более ds,max:

, (8.64)

где Dy — изгибная жесткость на единицу ширины самых тонких листов

обшивки, параллельных гофрам;

Cy — жесткость при растяжении на единицу ширины самых тонких

листов обшивки, параллельных гофру;

r — радиус цилиндра.

kdx = 7,4 — рекомендованное значение.

8.3.4.3.3.3. Критическое усилие при потере устойчивости nx,Rcr на

расчетную часть по окружности ортотропной оболочки (метод (а) в пункте

8.3.4.3.1) должно оцениваться на каждом соответствующем уровне силоса

путем минимизации нижеследующего выражения относительно предельного

периферического волнового числа j и высоты зоны продольного изгиба li:

, (8.65)

при:

, (8.66)

, (8.67)

, (8.68)

вместе с:

; ; ; ;

; ; ;

; ; ,

где: li — половина длины волны потенциального продольного изгиба в

вертикальном направлении;

As — площадь поперечного сечения продольного ребра жесткости;

Is — момент инерции продольного ребра жесткости вокруг оси

окружности (изгиб в вертикальном направлении);

ds — расстояние между продольными ребрами жесткости;

Its — равномерная постоянная кручения продольного ребра жесткости;

es — внешний эксцентриситет относительно срединной поверхности

оболочки с продольным ребром жесткости;

Ar — площадь поперечного сечения кольцевого ребра жесткости;

Ir — момент инерции кольцевого ребра жесткости вокруг вертикальной

оси (изгиб в окружном направлении);

dr — расстояние между кольцевыми ребрами жесткости;

Itr — равномерная постоянная кручения кольцевого ребра жесткости;

er — внешний эксцентриситет относительно срединной поверхности

оболочки с кольцевым ребром жесткости;

Cυ — жесткость на растяжение обшивки в осевом направлении (см.

пункты 8.4.5 и 8.4.7;

Cθ — жесткость на растяжение обшивки в окружном направлении (см.

пункты 8.4.5 и 8.4.7;

Cυθ — жесткость на растяжение обшивки при мембранном сдвиге (см.

пункты 8.4.5 и 8.4.7;

Dυ — изгибная жесткость обшивки в осевом направлении (см. пункты

8.4.6 и 8.4.7;

Dθ — изгибная жесткость обшивки в окружном направлении (см. пункты

8.4.6 и 8.4.7;

Dυθ — изгибная жесткость на кручение обшивки при скручивании (см.

пункты 8.4.6 и 8.4.7;

r— радиус силоса.

П р и м е ч а н и е 1 — Приведенные выше свойства ребер жесткости (A, I, It и т. д.)

касаются только деталей ребра жесткости: к эффективному сечению нетто, в элементах

стенки оболочки не должны применяться никакие допуски и припуски.

П р и м е ч а н и е 2 — За нижнюю границу продольного изгиба может быть принята

точка, в которой изменяется толщина обшивки или поперечное сечение ребра жесткости:

сопротивление потере устойчивости при продольном изгибе при таком изменении

необходимо контролировать независимо.

8.3.4.3.3.4. Расчетное сопротивление потере устойчивости nx,Rd

ортотропной оболочки (метод (а) в п.5.3.4.3.1) должно определяться как

наименьшее из величин:

, (8.69)

и

, (8.70)

где: αx — коэффициент уменьшения пластической деформации при потере

устойчивости, рекомендуется значение αx = 0,80;

γM1 — коэффициент, приведенный в пункте 7.9.27.9.2.

Во всех точках конструкции расчетные усилия должны удовлетворять

следующему условию:

. (8.71)

8.3.4.3.4. Усиленная стенка с несущими ребрами жесткости при

осевом сжатии

8.3.4.3.4.1. Если, предположить, что гофрированная обшивка не несет

осевую нагрузку (метод (b) в п. 8.3.4.3.1), предполагается, что обшивка

сдерживает все изгибающие деформации ребер жесткости в плоскости стенки.

При этом сопротивление потере устойчивости должно рассчитываться с

помощью одного из двух альтернативных методов, приведенных ниже:

а) пренебрежение поддерживающим воздействием оболочки при

определении сопротивления деформации в направлении

перпендикулярном относительно стенки;

б) введение поправки на жесткость оболочки при определении

сопротивления деформации в направлении перпендикулярном стенке.

8.3.4.3.4.2. При применении метода (а), в п. (1), несущая способность

отдельного ребра жесткости может быть принята за несущую способность

соосного сжатия ребра жесткости. Расчетная несущая способность при потере

устойчивости Nb,Rd определяется следующим выражением:

, (8.72)

где Aeff — полезная площадь поперечного сечения ребра жесткости.

Коэффициент устойчивости υ содержится в СП 16.13330 при потере

изгибной устойчивости в направлении перпендикулярном стенке (вокруг оси

окружности) посредством кривой деформации продольного изгиба с

безотносительно к принятому сечению (коэффициенту дефектности

α = 0,49).

Расчетная длина стойки, используемая для определения коэффициента

устойчивости χ, должна быть равным расстоянию между соседними

кольцевыми ребрами жесткости.

8.3.4.3.4.3. Для учета упругого подкрепления, которое обеспечивает

стенка, противодействуя потере устойчивости ребра жесткости, должны быть

выполнены два следующих условия:

а) длина той части стенки, которая обеспечивает подкрепление, должна

быть равна расстоянию между соседними ребрами жесткости (см.

рисунок 8.5) с двумя свободно опертыми краями;

б) возможная жесткость хранящегося сыпучего материала не должна

приниматься в расчет.

8.3.4.3.4.4. Если не проводятся более точные расчеты, критическая

несущая способность при потере устойчивости Nb,Rd должна вычисляться,

исходя из предположения, что на каждом уровне поперечного сечения

происходит равномерное сжатие, определяемое как наименьшее из двух

выражений:

, (8.73)

, (8.74)

где: – изгибная жесткость ребра жесткости при изгибе из плоскости

стенки (Нмм2);

K – изгибная жесткость листовой обшивки (Н/мм на мм высоты стенки) в

пролете между вертикальными ребрами жесткости; см. рисунок 8.5;

– полезная площадь поперечного сечения ребра жесткости.

8.3.4.3.4.5. Изгибная жесткость стенового листа оболочки K должна

определяться, исходя из предположения, что края листов в пролетах между

соседними вертикальными ребрами жесткости находятся в свободно опертом

состоянии с обеих сторон; см. рисунок 5.5. Значение K можно определить с

помощью выражения:

, (8.75)

где Dy — изгибная жесткость листовой обшивки при изгибе в окружном

направлении;

ds — расстояние между вертикальными ребрами жесткости.

ks = 6 — рекомендованное значение.

Если гофры имеют дугообразную или синусоидальную конфигурацию,

значение Dy можно заимствовать из пункта 8.4.6. Если применяются гофры

иного сечения, изгибная жесткость при изгибе в окружном направлении

должна определяться на основании исходных принципов.

8.3.4.3.4.6. Во всех точках ребра жесткости расчетные значения сил

должны удовлетворять следующему условию:

. (8.76)

Рисунок 8.5 — Оценка жесткости подкрепления при сопротивлении стойки потере

устойчивости

8.3.4.4. Локальное, деформационное и изгибное при кручении

разрушение ребер жесткости

Несущая способность ребер жесткости при локальном, деформационном

и изгибном разрушении при кручении должна определяться в соответствии с

СП 16.13330.

8.3.4.5. Устойчивость под воздействием наружного давления,

частичной разреженности или ветра

8.3.4.5.1. Эквивалентные мембранные и изгибные свойства оболочки

определяются согласно пункта 8.4.

8.3.4.5.2. Свойства кольцевых и продольных ребер жидкости при изгибе

и растяжении, а также внешний эксцентриситет при смещении их центра

относительно срединной поверхности стенки оболочки должны определяться

одновременно с расстоянием между ребрами жесткости ds.

8.3.4.5.3. Расстояние между ребрами жесткости ds в горизонтальной

плоскости не должно превышать величину ds,max, представленную следующим

выражением:

, (8.77)

где Dy — изгибная жесткость на единицу ширины в самом тонком месте

оболочки параллельной гофрам;

Cy — жесткость при растяжении на единицу ширины в самом тонком

месте оболочки параллельной гофрам;

r — радиус цилиндра;

— рекомендуемое значение.

8.3.4.5.4. Критическое напряжение продольного сдвига при

равномерном внешнем давлении pn,Rcru должно определяться путем

минимизации следующего выражения относительно предельного

периферического волнового числа, j:

, (8.78)

при

, (8.79)

, (8.80)

, (8.81)

при

; ; ; ;

; ; ;

; ; ,

где li, r, As, Is, Its, ds, es, Ar, Ir, Itr, dr и er имеют значения, определенные в пункте

8.3.4.3.3.3.

8.3.4.5.5. Если ребра жесткости или листовая оболочка изменяются по

высоте стенки, для того чтобы определить самый критический участок,

необходимо исследовать несколько вероятных длин зоны продольного изгиба

li. При этом необходимо всегда учитывать, что верхний край изгиба находится

на вершине зоны с самой тонкой листовой обшивкой.

П р и м е ч а н и е — Если зона с более толстой обшивкой находится выше зоны с

самой тонкой листовой обшивкой, верхний край вероятного изгиба может оказаться либо

на вершине самой тонкой зоны, либо на вершине стенки.

8.3.4.5.6. Если не проводить более точные расчеты, предполагаемая

толщина в приведенных выше расчетах должна быть принята за толщину

самой тонкой части листовой обшивки.

8.3.4.5.7. Если силос не имеет крыши и подвержен вероятной потере

устойчивости под воздействием ветра, в приведенных выше расчетах

давления должен быть применен понижающий коэффициент 0,6.

8.3.4.5.8. Расчетное напряжение при потере устойчивости для стенки

должно определяться в порядке, указанном в п. 5.3.2.5, при Cb = Cw = 1,0 и αn =

0,5, но критическое значение давления при потере устойчивости pn,Rcru следует

принимать по приведенному выше пункту (4).

8.3.4.6. Мембранный сдвиг

Несущая способность оболочки при потере устойчивости при

мембранном сдвиге должна определяться на основании положений СП

16.13330.

8.3.5. Стенки с вертикальным гофром и кольцевыми ребрами

жесткости

8.3.5.1. Общие положения

8.3.5.1.1. Если цилиндрическая стенка изготовлена из гофрированного

листа с гофром, расположенным по вертикали, должны быть выполнены два

следующих условия:

а) гофрированная стенка не должна рассматриваться как несущая

горизонтальные нагрузки;

б) гофрированная листовая обшивка должна считаться пролетом между

прикрепленными кольцами, т. е. расстоянием между центрами колец, при

этом листовая обшивка предполагается как неразрывная оболочка.

8.3.5.1.2. Соединения между секциями обшивки должны быть

рассчитаны так, чтобы они гарантировали достижение предполагаемой

изгибной непрерывности.

8.3.5.1.3. При расчете силы осевого сжатия стенки, возникающей под

воздействием сил трения сыпучего твердого материала о стенку, должна быть

учтена полная окружность силоса, допускающая фасонный контур гофра.

8.3.5.1.4. Если гофрированная обшивка достигает основной границы,

должен быть учтен локальный изгиб обшивки по мере приближения границы,

принимая при этом, что граница, укреплена по радиусу.

8.3.5.1.5. Расчетные усилия, несущая способность и контрольные

параметры должны определяться в соответствии с п. 5.3.2, но с учетом

дополнительных положений, предусмотренных в пунктах 8.3.5.2 - 8.3.5.5.

8.3.5.2. Предельное состояние по пластичности

8.3.5.2.1. При проверке предельного состояния пластичности,

гофрированная стенка не должна подразумеваться как несущая каких-либо

нагрузок в окружном направлении.

8.3.5.2.2. Интервал между кольцевыми ребрами жесткости должен

определяться посредством расчета на изгиб гофрированного профиля, исходя

из предположения, что стенка в местах крепления колец непрерывна и в

расчет включаются последствия разного радиального смещения колец

жесткости, имеющих разные размеры.

При проверке устойчивости под воздействием осевого сжатия

напряжения, возникающие при потере устойчивости, суммируются с теми,

которые возникают в результате осевого сжатия.

П р и м е ч а н и е — Вертикальный изгиб обшивки можно рассчитать, рассматривая

ее как непрерывную балку, проходящую через гибкие опоры в местах крепления колец.

Тогда жесткость каждой опоры определяется исходя из жесткости колец по отношению к

радиальным нагрузкам.

8.3.5.2.3. Кольцевые ребра жесткости, запроектированные с целью

восприятия горизонтальной нагрузки, должны иметь пропорции,

удовлетворяющие требованиям СП 16.13330.

8.3.5.3. Устойчивость при осевом сжатии

8.3.5.3.1. Критическое напряжение при потере устойчивости стенки

должны определяться с учетом положений СП 16.13330.

8.3.5.3.2. Поперечное сечение гофрированной обшивки должно

рассматриваться как сечение стойки между кольцевыми ребрами жесткости.

8.3.5.3.3. Расчетная длина должна быть не менее расстояния между

центрами тяжести поперечного сечения смежных колец.

8.3.5.4. Устойчивость под воздействием наружного давления,

частичной разреженности или ветра

Расчетная несущая способность под воздействием наружного давления

должна рассчитываться таким же образом, как в силосах с горизонтальным

гофром (см. пункт 8.3.4.5), но с учетом изменения ориентации гофра, как

отмечено в пункте 8.4.7.

8.3.5.5. Мембранный сдвиг

Расчетная несущая способность при мембранном сдвиге должна

определяться так же, как в силосах с горизонтальным гофром, см. пункт

8.3.4.6.

8.4. Особые условия поддержки цилиндрических стенок

8.4.1. Дно оболочки со сплошной опорой или ростверком

Если основание цилиндрической оболочки имеет сплошную опору,

можно учитывать только те, воздействующие на стенку оболочки силы и

моменты, действие которых вызвано осесимметричными и локализованными

нагрузками.

Если применяется усиленная ребрами конструкция стенки, вертикальные

ребра жесткости должны иметь в основании сплошную опору и должны быть

соединены с кольцевым основанием.

8.4.2. Оболочка, опертая на юбку

8.4.2.1. Если оболочка опирается на юбку (см. рисунок 8.6), можно

предположить, что оболочка поддерживается равномерно при условии, что

юбка удовлетворяет одному из двух, нижеследующих условий:

а) юбка целиком и равномерно опирается на фундамент;

б) толщина юбки не менее чем на 20 % больше толщины оболочки, а

методики проектирования кольцевой балки, приведенные в разделе 12,

используются для целей расчета размеров юбки и смежных с ней полок.

8.4.2.2. Юбка должна быть рассчитана на восприятие осевого сжатия

стенки силоса без учета благоприятного воздействия внутреннего давления.

8.4.3. Стенка цилиндрической оболочки с полуколоннами

8.4.3.1. Если оболочка опирается на обособленные стойки, которые

закреплены на стенке цилиндра (см. рисунок 8.6б), воздействие разрозненных

сил, исходящих от этих опорных стоек, должно быть включено в расчет

внутренних сил, которые воздействуют на оболочку силосов классов

ответственности 2 и 3.

8.4.3.2. Длина крепления опорной стойки должна определяться в

соответствии с пунктом 8.4.6.

Рисунок 8.5 - Рисунок 5.6 — Разные схемы опоры для силоса с хоппером:

а — оболочка, опертая на юбку;

б — цилиндрическая оболочка с полуколонной;

в — стойка, связанная с юбкой несимметрично относительно центра;

г — стойка ниже юбки или цилиндра

8.4.4. Цилиндрическая оболочка на обособленных опорах

8.4.4.1. Если оболочка опирается на обособленные стойки или опоры,

влияние отдельных сил от этих опор должно быть учтено при расчете

внутренних сил, действующих на оболочку, за исключением случаев, когда

положения п. (2) и п. (3) позволяют пренебречь ими.

8.4.4.2. Если расчет оболочки выполняется с помощью только

мембранной теории оболочек при осесимметричной нагрузке, должны быть

удовлетворены четыре нижеследующих критерия:

а) отношение радиуса к толщине r/t должно быть не больше (r/t)max.

б) эксцентриситет опоры ниже стенки оболочки должен быть не больше k1t.

в) цилиндрическая стенка должна быть жестко привязана к хопперу,

толщина стенки которого в точке перехода составляет не менее k2t.

г) ширина каждой опоры должна быть не менее .

Рекомендуемые значения (r/t)max = 400, k1 = 2,0, k2 = 1,0, k3 = 1,0.

8.4.4.3. Если расчет оболочки выполняется с помощью только

мембранной теории оболочек при осесимметричной нагрузке, должен быть

удовлетворен один из трех нижеследующих критериев:

а) должна обеспечиваться проектная кривизна верхней кромки оболочки с

помощью конструктивного решения относительно соединения с крышей;

б) должна обеспечиваться проектная кривизна верхней кромки оболочки с

помощью верхнего кольца жесткости, имеющего изгибную жесткость EIz

при изгибе в плоскости окружности с жесткостью более EIz,min ,

представленной выражением:

, (8.82)

где величина t должна быть принята за толщину самого тонкого участка

стенки.

Рекомендуемое значение ks = 0,10.

в) Высота оболочки L должна быть не менее Ls,min, которая вычисляется по

формуле:

, (8.83)

где n — количество опорных стоек, расположенных по периметру окружности

оболочки.

Рекомендуемое значение kL= 4,0

8.4.4.4. Если применяется линейная теория изгиба оболочки или более

точный аналитический метод, с целью определения предельного состояния по

устойчивости при осевом сжатии, должен быть учтен эффект воздействия

локализации высоких напряжений над опорами, подробно рассмотренный в

пункте 8.3.2.4.

8.4.4.5. Опоры для оболочки должны иметь размеры, удовлетворяющие

положениям пункта 8.4.5 или пункта 8.4.6, соответственно.

8.4.5. Силос, опертый на обособленные стойки, расположенные под

хоппером

8.4.5.1. Силос может иметь опору под хоппером.

8.4.5.2. Силос, опертый на стойки, расположенные под хоппером,

должен удовлетворять положениям, предусмотренным в разделе 6, который

касается проектирования хопперов.

8.4.5.3. Расчет силоса, опертого на стойки, расположенные под

хоппером, должен выполняться с применением линейной теории изгиба

оболочки или более точного аналитического метода.

Локальные эффекты изгиба опорных стоек и меридиональное сжатие,

которые возникают в верхней части хоппера, должны учитываться в расчетах

с целью определения как предельного состояния по пластичности, так и

предельного состояния по устойчивости.

8.4.6. Детали локальных опор и ребра жесткости для передачи

нагрузки на цилиндрические стенки

8.4.6.1. Локальные опоры под стенкой цилиндра

8.4.6.1.1. Локальный опорный кронштейн под стенкой цилиндра должен

иметь соответствующие пропорции, соразмерные передаваемой расчетной

силе без локализованной необратимой деформации опоры или стенки

оболочки.

8.4.6.1.2. Опоры должны иметь пропорции, которые обеспечат на краю

цилиндра соответствующее сопротивлению кручению в вертикальном,

окружном и меридиональном направлениях.

П р и м е ч а н и е — Некоторые из возможных деталей опорных стоек показаны на

рисунке 5.7.

Рисунок 8.6 - Рисунок 5.7 — Типичные детали опорных стоек

8.4.6.1.3. Длина крепления опорной стойки должна быть выбрана с

учетом предельного состояния по устойчивости оболочки при сдвиге,

смежном со связанной стойкой; см. п. 5.3.2.6.

8.4.6.1.4. Если обособленные опоры применяются без кольцевой балки,

ребро жесткости над каждой опорной стойкой должно быть:

а) связано с оболочкой до свеса крыши;

б) связано на расстоянии не менее Lmin, которое определяется из выражения:

, (8.84)

где n — количество опорных стоек, расположенных по периметру окружности

оболочки.

8.4.6.2. Локальные ребра для передачи нагрузки на

цилиндрические стенки

8.4.6.2.1. Ребра жесткости для передачи локальной нагрузки стенке

цилиндра должны иметь пропорции, соразмерные передаваемой расчетной

силе без локализованной необратимой деформации опоры или стенки

оболочки.

8.4.6.2.2. Длина крепления ребра жесткости должна быть выбрана с

учетом предельного состояния по устойчивости оболочки при сдвиге,

примыкающем к ребру; см. п. 5.3.2.6.

8.4.6.2.3. При проектировании ребер жесткости следует исключить

кручение ребра, чтобы предотвратить локальные радиальные деформации

стенки цилиндра. При необходимости для предотвращения радиальных

деформаций должны применяться кольца жесткости.

П р и м е ч а н и е — Возможные детали для передачи нагрузки на оболочку с

помощью локальных ребер жесткости показаны на рисунке 5.8.

8.4.7. Анкерное крепление основания силоса

8.4.7.1. При проектировании анкерного крепления должна учитываться

неравномерность фактических воздействий на стенку оболочки в окружном

направлении. Особое внимание должно уделяться требованиям к локальным

анкерным креплениям, необходимым для сопротивления воздействию

ветровых нагрузок.

П р и м е ч а н и е — Силы анкерного крепления обычно недооцениваются, если

силос рассматривается как консольная балка при общем изгибе.

Локальное ребро без колец, закрепленное на

стенке цилиндра

Локальное ребро с кольцами жесткости

для сопротивления радиальным

деформациям

Рисунок 8.7 - Рисунок 5.8 — Типичные детали оснастки для передачи нагрузки

8.4.7.2. Интервал между анкерными креплениями не должен превышать

значение, полученное с учетом расчета кольца жесткости в основании,

приведенных в п. 8.5.3.

8.4.7.3. Пока не выполнены более тщательные расчеты, анкерное

крепление должно иметь необходимую несущую способность, чтобы

выдержать локальную величину подъемной силы nx,Ed на единицу

окружности:

, (8.85)

, (8.86)

, (8.86)

, (8.86)

где: – расчетное значение максимального ветрового давления;

L – общая высота стенки цилиндрической оболочки;

t – средняя толщина стенки цилиндрической оболочки;

Iz – момент инерции сечения кольца на верхней кромке цилиндра вокруг

его вертикальной оси (изгиба в окружном направлении);

Cm – коэффициенты гармонического разложения ветровой нагрузки по

окружности

M – высшая гармоника при распределении ветровой нагрузки.

П р и м е ч а н и е — Далее приведены рекомендации для силосов класса 1 и 2: M = 4,

C1 = +0,25, C2 = +1,0, C3 = +0,45 и C4 = минус 0,15. Для силосов класса 3 рекомендуются

более точные коэффициенты распределения, а именно: M = 4 для обособленных силосов и

M = 10 для силосов, расположенных группами.

8.5. Отверстия в цилиндрических стенках

8.5.1. Общие положения

Отверстия в стенке силоса должны быть усилены вертикальными и

горизонтальными ребрами жесткости, которые закрепляются рядом с

отверстием. Если между отверстием и ребром жесткости находится

какой-либо материал стенки оболочки, при расчетах его следует

игнорировать.

8.5.2. Прямоугольные отверстия

8.5.2.1. Размер усиления по вертикали прямоугольного отверстия в

вертикальном направлении (см. рисунок 5.9) должен быть таким, чтобы

площадь поперечного сечения ребер жесткости была не менее площади

поперечного сечения вырезанной части стенки, но не превышала это значение

более чем в два раза.

8.5.2.2. Размер усиления по горизонтали должен быть таким, чтобы

площадь поперечного сечения ребер жесткости была не менее площади

поперечного сечения вырезанной части стенки.

8.5.2.3. Изгибная жесткость ребер жесткости, расположенных под

прямым углом к направлению мембранного усилия, должна быть выбрана так,

чтобы относительное смещение δ стенки оболочки в направлении усилия на

центральной линии отверстия и усилие от наличия отверстия было не более

величины δmax, которая определяется выражением:

, (8.86)

где d — ширина отверстия, измеренная перпендикулярно направлению

усилия. Рекомендуется значение kd1 = 0,02.

8.5.2.4. Длина усиления вертикальными ребрами жесткости должна

выступать за верхнюю и нижнюю границы отверстия не менее чем на

величину .

8.5.2.5. Оболочка должна быть запроектирована так, чтобы

противостоять локальной потере устойчивости стенки в зоне окончания ребер

жесткости. При этом должны применяться положения пунктов 5.4.5 и 5.4.6

касательно локальных нагрузок.

Рисунок 8.9 — Типичные схемы усиления отверстий в стенках силоса

8.6. Предельные состояния по пригодности к нормальной

эксплуатации

8.6.1. Основные положения

8.6.1.1. Предельные состояния по пригодности к нормальной

эксплуатации стальных цилиндрических силосов с листовой обшивкой стенок

следует понимать как:

- деформации или отклонения, которые неблагоприятно влияют на

эффективное использование конструкции;

- деформации, отклонения, вибрации или колебания, которые причиняют

ущерб как несущим, так и ненесущим элементам конструкции.

8.6.1.2. Деформации, отклонения и вибрации должны быть ограничены,

чтобы удовлетворить указанным выше критериям.

8.6.1.3. Конкретные предельные значения, отвечающие

предполагаемой области применения, должны быть согласованы между

проектной организацией, заказчиком и соответствующим надзорным органом

с учетом области применения и природы хранящихся твердых материалов.

8.6.2. Отклонения

8.6.2.1. Предельное значение общего отклонения по горизонтали должно

быть равно:

, (8.90)

где H — высота конструкции, измеренная от фундамента до крыши.

Рекомендуемое значение kd2 = 0,02.

8.6.2.2. Предельное значение локального отклонения по радиусу

(отклонение поперечного сечения от окружности) под воздействием ветра

должно быть принято за наименьшее из величин:

, (8.91)

, (8.92)

где t — локальная толщина самой тонкой части в стенке оболочки.

Рекомендуемые значения kd3 = 0,05 и kd4 = 20.

9. Проектирование конических хопперов

9.1. Основные положения

9.1.1. Общие правила

9.1.1.1. Конические хопперы должны иметь такие пропорции, чтобы

выполнялись основные требования к расчету по предельным состояниям по

несущей способности, содержащиеся в разделе 6.

9.1.1.2. Оценка безопасности конической оболочки должна проводиться

в соответствии с положениями СП 16.13330.

9.1.2. Проектирование стенок хоппера

9.1.2.1. Конические стенки хоппера должна проверяться на:

- сопротивление разрыву под воздействием внутреннего давления и трения

о стенки;

- сопротивление локальной текучести при изгибе в переходной зоне;

- сопротивление усталостному разрушению;

- несущую способность швов (соединений);

- сопротивление потере устойчивости при поперечных нагрузках,

вызванных загрузочными устройствами и оснасткой;

- локальные воздействия.

9.1.2.2. Стенка оболочки должна удовлетворять положениям СП

16.13330, за исключением тех случаев, когда пункты 10.3 – 10.5 обеспечивают

условия, которые удовлетворяют положениям СП 16.13330.

9.1.2.3. Правила, содержащиеся в пунктах 10.3 – 10.5 могут применяться

к хопперам с неполными углами в диапазоне 0° < β < 70°.

9.1.2.4. В хопперах класса ответственности 1 предельными состояниями

по малоцикловой прочности и усталости можно пренебречь при условии, что

будут выполнены два следующих условия:

а) расчет разрыва в переходной зоне выполнен с использованием

уточненного коэффициента γΜ0 = γΜ0g;

б) вблизи переходной зоны хоппера не применяются локальные

меридиональные ребра жесткости или опоры.

Рекомендуемое значение γΜ0g = 1,4.

9.2. Различия между формами оболочек хоппера

9.2.1. Стенка хоппера, изготовленная из плоского стального

прокатанного листа, называется изотропной.

9.2.2. Стенка хоппера с ребрами жесткости, прикрепленными снаружи,

называется стенка с внешним усилением.

9.2.3. Хоппер с более чем одним разгрузочным отверстием называется

многоканальным.

9.2.4. Хоппер, который представляет собой часть силоса с

обособленными опорными стойками или кронштейнами, должен называться

отдельно опертый, несмотря на то, что обособленные опоры не расположены

непосредственно под хоппером.

9.3. Несущая способность конических хопперов

9.3.1. Общие положения

9.3.1.1. Конический хоппер должен удовлетворять положениям

СП 16.13330. В качестве альтернативы удовлетворительные результаты могут

быть получены путем оценки расчетной несущей способности в соответствии

с пунктом 10.3.

9.3.1.2. Особое внимание необходимо обратить на возможные

критические нагрузки в разных частях хоппера в зонах полей давлений при

заполнении или разгрузки.

9.3.1.3. Усилия, возникающие в корпусе хоппера, как правило, можно

определить с помощью мембранной теории оболочек.

П р и м е ч а н и е — Дополнительная информация, связанная с вероятным

возникновением полей давления, и с усилиями в корпусе хоппера согласно мембранной

теории, представлена в приложении Б.

Рисунок 6.1 - Рисунок 10.1 — Сегмент оболочки хоппера

9.3.2. Изотропные хопперы без ребер жесткости со сварными или

болтовыми соединениями

9.3.2.1. Общие положения

Конический хоппер должен рассматриваться как оболочечная

конструкция, в которой существует взаимосвязь между меридиональными и

кольцевыми воздействиями в узлах крепления.

9.3.2.2. Механизм пластичности или разрыв корпуса хоппера

9.3.2.2.1. Расчеты с целью предотвращения разрыва должны

учитывать, что хоппер может быть подвержен воздействию разных полей

давления, и изменениям этих полей в стенке.

Поскольку разрушение при разрыве может легко распространиться и, как

правило, не является вязким, каждая точка хоппера должна быть способной

противостоять самым жестким расчетным условиям.

9.3.2.2.2. Сварные или болтовые соединения, направленные вниз вдоль

меридиональной линии конического хоппера, должны иметь в каждой точке

пропорции, которые выдержат самые запредельные мембранные силы,

возникающие в результате распределения давления, как при наполнении, так и

при разгрузке.

9.3.2.2.3. Сварные или болтовые соединения, направленные вдоль

окружности хоппера, должны иметь параметры, позволяющие выдержать

максимальный общий вес твердых материалов, который может быть

приложен ниже такого соединения.

П р и м е ч а н и е — Эта величина обычно определяется посредством распределения

давления при наполнении.

9.3.2.3. Разрыв в переходной зоне

9.3.2.3.1. Круговой шов между хоппером и переходным соединением

(см. рисунок 10.2) должен быть рассчитан так, чтобы выдержать

максимальную общую меридиональную нагрузку, которую должен

выдержать хоппер с возможной неизбежной неоднородностью.

а) б)

Рисунок 6.2 - Рисунок 10.2 — Переходное соединение хоппера: вероятность разрыва: а — в

сварной конструкции; б — в конструкции на болтах

9.3.2.3.2. Если рассматривать только нагрузки, вызванные силой

тяжести и самотечностью хранящихся твердых материалов, меридиональную

силу на единицу окружности nυh,Ed,s, возникающую в результате

симметричного давления, которая должна быть передана через переходное

соединение, следует рассчитывать посредством общего равновесия всей

схемы. Тогда расчетное значение локальной меридиональной силы на

единицу окружности nυh,Ed, допускающее возможную неравномерность

нагрузки, получается из выражения:

, (9.1)

Где: nυh,Ed,s — расчетное значение меридиональной мембранной силы на

единицу окружности в вершине хоппера, полученное на

основании предположения, что нагрузки на хоппер

симметричны;

gasym — коэффициент увеличения напряжения при асимметричных

нагрузках.

П р и м е ч а н и е — Выражения для nυh,Ed,s содержатся в приложении Б.

Рекомендуемое значение gasym = 1,2.

9.3.2.3.3. В силосах класса ответственности 2 расчет изгиба в области

упругой деформации должен выполняться на примере хоппера, на который

воздействуют другие нагрузки, возникающие от обособленных опор,

загрузочных устройств, прикрепленных элементов, неоднородных давлений

на хоппер и т. п.

Такой расчет должен определить максимальное локальное значение

меридиональной силы на единицу окружности, которая должна быть передана

через хоппер переходному соединению.

9.3.2.3.4. Расчетная несущая способность хоппера в переходном

соединении nυh,Rd должна определяться формулой:

, (9.2)

где fu — предел прочности стали, рекомендуемое значение kr = 0,90.

9.3.2.4. Механизм пластичности при изменении толщины или в

переходном соединении

9.3.2.4.1. Сопротивление переходу хоппера в пластическое состояние

должно оцениваться в показателях локального значения меридионального

мембранного усилия nυ на верхней границе конуса или в точке изменения

толщины листа.

9.3.2.4.2. Расчетная несущая способность nυ,Rd определяется из

выражения:

, (9.3)

где t — локальная толщина стенки;

r — радиус в высшей точке возможного развития пластичности (в

вершине хоппера или в верхней точке изменения толщины листа);

β — полуугол хоппера; см. рисунок 9.1;

μ — коэффициент трения о стенку хоппера.

9.3.2.4.3. Во всех критических точках конструкции расчетное усилие

должно удовлетворять нижеследующему условию:

, (9.4)

Рисунок 6.3 - Рисунок 9.3 — Пластическое разрушение конического хоппера

9.3.2.5. Локальный изгиб в зоне переходного соединения

9.3.2.5.1. Во избежание малоцикловой пластичности и усталостного

разрушения проект хоппера должен обладать устойчивостью к сильному

локальному изгибу в его вершине, которое может возникнуть от совмещения

геометрических форм и от состояния расчетного равновесия.

9.3.2.5.2. В проектах силосов класса ответственности 1 этим

требованием можно пренебречь.

9.3.2.5.3. В отсутствие расчета конструкции методом конечных

элементов значение локального напряжения при изгибе в вершине хоппера

должно оцениваться с учетом следующей методики.

9.3.2.5.4. Эффективная радиальная сила Fe,Ed и момент Me,Ed,

воздействующие на переходное кольцо, должны определяться, исходя из

следующих выражений:

, (9.5)

, (9.6)

при:

, (9.7)

, (9.8)

, (9.9)

, (9.10)

где: (см. рисунок 12.4)

– локальная толщина стенки хоппера;

– локальная толщина стенки цилиндра в зоне переходного соединения;

r – радиус переходного соединения (в верхней части хоппера);

β – полуугол в вершине хоппера;

μ – коэффициент трения о стенку хоппера;

– расчетное значение меридионального мембранного усилия в

вершине хоппера;

– локальная величина нормального давления на хоппер

непосредственно под переходным соединением;

– локальная величина нормального давления на цилиндр

непосредственно над переходным соединением.

9.3.2.5.5. Локальное изгибное напряжение в верхней части хоппера

определяется выражением:

, (9.11)

при

, (9.12)

, (9.13)

, (9.14)

, (9.15)

, (9.16)

, (9.17)

где th — локальная толщина стенки хоппера;

tc — локальная толщина стенки цилиндра в зоне переходного соединения;

ts — локальная толщина стенки юбки ниже переходного соединения;

Aep — площадь поперечного сечения кольца в зоне переходного

соединения (без учета фактического влияния смежных сегментов

оболочки);

R — радиус переходного соединения (в верхней части хоппера).

9.3.2.6. Хопперы как часть силоса, опертого на обособленные

опоры

9.3.2.6.1. Если силос опирается на обособленные опоры или стойки,

относительная жесткость переходной кольцевой балки, стенки цилиндра и

хоппера должны учитываться при оценке неравномерности меридиональных

мембранных напряжений в хоппере.

9.3.2.6.2. В силосах класса ответственности 1 этим требованием можно

пренебречь.

9.3.2.6.3. Проект хоппера должен обеспечивать сопротивление самому

высокому локальному меридиональному напряжению в верхней части

хоппера (смежной с опорой) в соответствии с п. 6.3.2.3 и п. 6.3.2.4.

9.3.2.7. Устойчивость хопперов

9.3.2.7.1. В силосах класса ответственности 1 этим критерием можно

пренебречь.

9.3.2.7.2. Хоппер должен рассчитываться на сопротивление потере

устойчивости вследствие горизонтальных воздействий от загрузочных

устройств и прикрепленных конструкций или возникающих в результате

асимметричных воздействий в вертикальном направлении.

9.3.2.7.3. Расчетное сопротивление потере устойчивости nυh,Rd в

верхней части хоппера должно определяться:

, (9.18)

где αxh — коэффициент чувствительности к изначальным дефектам при потере

устойчивости в упругой стадии;

th — локальная толщина стенки хоппера;

r — радиус переходного соединения (в верхней части хоппера).

γΜ1 — представлено в пункте 7.9.2, но nυh,Rd не должно быть больше

.

Рекомендуемое значение αxh = 0,10.

9.3.2.7.4. Меридиональное усилие в верхней части хоппера должно

удовлетворять условию:

, (9.18)

9.4. Специальные конструкции хопперов

9.4.1. Опорные конструкции

Воздействие от обособленных опор, расположенных под силосом,

следует оценивать согласно раздела 9.4. Сами поддерживающие конструкции

должны проектироваться в соответствии с СП 16.13330, а граница между

силосом и поддерживающей конструкцией должна определяться согласно

пункта 5.1.4.

9.4.2. Хоппер на опорных стойках

9.4.2.1. Если корпус самого хоппера поддерживается обособленными

опорами или стойками, которые не достигают верхней кромки хоппера,

конструкция хоппера подлежит расчету посредством теории изгиба оболочек.

9.4.2.2. Следует принять адекватные меры, чтобы распределить силы

реакций опор на хоппер.

9.4.2.3. Соединения в хоппере должны быть рассчитаны на самые

высокие локальные усилия, которые передаются через эти соединения.

9.4.2.4. Подлежит оценке хоппера на сопротивление потери

устойчивости в зонах, где появляются сжимающие мембранные напряжения.

9.4.3. Асимметричный хоппер

Если ось хоппера расположена не по вертикали, а наклонена под углом ω

относительно вертикали (рисунок 9.4), повышенные меридиональные

напряжения на стороне с крутым уклоном следует определять для

обеспечения необходимой местной меридиональной несущей способности.

9.4.4. Усиленные конусы

9.4.4.1. Продольные ребра жесткости должны быть надежно

закреплены в верхней части хоппера.

9.4.4.2. Если конус хоппера усилен меридиональными ребрами

жесткости, в расчеты необходимо включить совместную работу листовой

оболочкой стенки и продольных ребер. Растягивающее воздействие в стенке

хоппера в окружном направлении должен быть включен в оценку сил,

возникающих в продольных ребрах жесткости и листовой оболочке стенки

хоппера. При этом должен учитываться эффект Пуассона.

9.4.4.3. Соединения листов хоппера должны иметь достаточные

параметры, чтобы противостоять повышенному напряжению, возникающему

в результате взаимной совместной работы элементов конструкции.

9.4.4.4. Соединение между продольным ребром жесткости и листовой

оболочкой хоппера должно быть соразмерно силам, взаимодействующим

между ними.

Рисунок 6.4 - Рисунок 6.4 — Асимметричный хоппер с прикрепленными к цилиндру

полуколоннами

9.4.5. Многосегментные конусы хоппера

9.4.5.1. Если конус хоппера состоит из нескольких сегментов, имеющие

разные уклоны, должны быть рассчитаны и включены в проект конструкции

соответствующие воздействия сыпучих твердых материалов на каждый

сегмент.

9.4.5.2. Также следует рассчитать локальные напряжения в окружном

направлении и сжимающие силы при изменении угла наклона хоппера, а

также рассчитана требуемая несущая способность.

9.4.5.3. Проектные расчеты должны включать сильный местный износ в

результате изменений угла наклона хоппера.

9.5. Предельные состояния по пригодности к нормальной

эксплуатации

9.5.1. Основные положения

Если возникнет потребность в критериях оценки эксплуатационной

пригодности хопперов, конкретные предельные значения подлежат

согласованию между проектной организацией и заказчиком.

9.5.2. Вибрация

В проекте должны быть предусмотрены необходимые меры,

гарантирующие, что во время эксплуатации хоппер не будет подвержен

воздействию избыточных вибраций.

10. Проектирование конструкций круглой конической крыши

10.1. Основные положения

10.1.1. При проектировании конструкций крыши в расчетах необходимо

учесть постоянные, временные, кратковременные и эксплуатационные

нагрузки, силу ветра, снеговые и особые, а так же воздействие частичной

разреженности.

10.1.2. Кроме того, проект должен предусматривать возможность

возникновения подъемных сил в конструкциях крыши из-за случайного

переполнения или непредвиденного разжижения хранящихся твердых

материалов.

10.2. Различия между формами конструкции крыши

10.3. Несущая способность круглых конических крыш силоса

10.3.1. Крыши в виде свода-оболочки или безопорные крыши

10.3.1.1. Крыши в виде свода-оболочки должны проектироваться в

соответствии с требованиями СП 16.13330. Следующие положения могут

считаться удовлетворяющими этим требованиям к коническим крышам,

имеющим диаметр не более 5 м и угол наклона крыши относительно

горизонтали Ф не более 40*.

10.3.1.2. Эквивалентные расчетные поверхностные напряжения Мизеса,

вызванные комбинированным изгибающим и мембранным воздействием,

должны быть ограничены значением:

, (11.1)

где — определяется по пункту 7.9.2.

10.3.1.3. Критическое наружное давление при потере устойчивости

для изотропной конической крыши должно исчисляться с помощью

выражения:

(11.2)

где: r — внешний радиус крыши;

t — наименьшая толщина листа оболочки;

—уклон конуса относительно горизонтальной плоскости.

10.3.1.4. Расчетное наружное давление при потере устойчивости должно

определяться по формуле:

(11.3)

в которой определяется по пункту 7.9.2.

Рекомендуемое значение .

10.3.1.5. Расчетное пиковое наружное давление на крышу, возникающее

в результате воздействий, определенных в пункте 11.1, должно удовлетворять

следующему условию:

(11.4)

10.3.2. Стропильные или поддерживаемые крыши

Стропильные или поддерживаемые крыши, где листовая кровля крыши

опирается на балки или ростверк, должны проектироваться в соответствии с

положениями ГОСТ 31385.

10.3.3. Соединение свеса крыши (соединение между крышей и

оболочкой)

Проект соединения крыши с оболочкой и кольцевого усиления в зоне

этого сочленения должен быть выполнен в соответствии с положениями

ГОСТ 31385.

11. Проектирование переходных соединений и поддерживающих

кольцевых балок

11.1. Основные положения

11.1.1. Общие положения

11.1.1.1. Стальное переходное кольцо или кольцевая балка должна

иметь такие параметры, чтобы были удовлетворены основные проектные

требования по предельному состоянию по несущей способности, изложенные

в разделе 6.

11.1.1.2. Оценка безопасности кольца должна выполняться на основании

требований ГОСТ 31385, за исключением тех случаев, когда соблюдение этих

требований обеспечивается настоящим сводом правил.

11.1.1.3. В силосах класса ответственности 1 предельными состояниями

по малоцикловой прочности и по усталости можно пренебречь при условии

соблюдения нижеследующих условий.

11.1.2. Проектирование кольца

11.1.2.1. Кольцо или кольцевая балка подлежит проверке на:

- прочность переходу в состояние пластичности при сжатии в окружном

направлении;

- устойчивость при сжатии в окружном направлении;

- сопротивление локальной текучести при растяжении или напряжениях

сжатия;

- сопротивление локальному разрушению выше опор;

- сопротивление кручению;

- несущую способность швов (соединений).

11.1.2.2. Кольцевая балка должна удовлетворять положениям

СП 16.13330, за исключением тех случаев, когда удовлетворение положениям

этого свода правил обеспечивается условиями, указанными в разделах 12.2 –

12.5.

11.1.2.3. В силосах класса ответственности 1 предельными состояниями

по малоцикловой прочности и по усталости можно пренебречь.

11.1.3. Моделирование сочленения

11.1.3.1. При расчетах вручную сочленение должно быть представлено

только цилиндрическими и коническими сегментами оболочки и кольцевыми

пластинами.

11.1.3.2. Если силос поддерживается равномерно, напряжения в

окружном направлении в кольцевых пластинах переходного сочленения

предполагаются равномерно распределенными в каждой пластине.

11.1.3.3. Если силос опирается на обособленные опоры или стойки,

напряжения в окружном направлении в пластинах переходного сочленения

должны быть приняты как переменные величины в радиальном направлении в

каждой пластине вследствие деформирующих нагрузок.

Естественное

кольцо со

связанными

стойками

Кольцо из кольцевых

пластин со

связанными стойками

Треугольный короб

со стойкой,

связанной с юбкой

Треугольный короб

с концентрической

стойкой ниже юбки

Рисунок 12.1 — Примерные формы кольца

11.1.4. Ограничения при размещении кольца

11.1.4.1. Смещение любой кольцевой пластины или кольца по вертикали

относительно центра переходного сочленения не должно превышать ,

где t — толщина листа цилиндра, если для проверки влияния эксцентриситета

не выполняется расчет изгиба оболочки в соответствии с СП 16.13330.

П р и м е ч а н и е — Это правило связано с тем, что размещение колец на большем

расстоянии от переходного сочленения оказалось неэффективным (см. рисунок 12.2).

11.1.4.2. Упрощенные правила, приведенные в разделе 11.2,

применяются только в тех случаях, когда выполняется это требование.

Рисунок 12.2 —Развитие мембранных напряжений в кольце и смежной оболочке, если

кольцо смещено относительно центра

11.2. Расчет соединений

11.2.1. Общие положения

11.2.1.1. Переходное соединение силоса класса ответственности 1 можно

рассчитать, используя простые выражения и нагрузки из смежных сегментов

оболочки, которые определяются с помощью мембранной теории.

11.2.1.2. Если расчеты переходного соединения выполнять на ЭВМ, то

должны удовлетворяться требования СП 16.13330.

11.2.1.3. Если расчеты на ЭВМ не применяются и силос поддерживается

равномерно, может быть предпринят расчет зоны переходного соединения в

соответствии с пунктом 12.2.2.

11.2.1.4. Если расчеты на ЭВМ не применяются и силос поддерживается

обособленными опорами или стойками, расчет переходного соединения

должен проводиться в соответствии с пунктом 11.2.3.

11.2.2. Переходные соединения с равномерной поддержкой

11.2.2.1. Эффективное сечение переходного соединения должно

оцениваться следующим образом:

Сегменты оболочки, которые сопрягаются в центре соединения должны

быть поделены на верхние (группа A) и нижние (группа B) (см. рисунок 11.3

а). В начале расчетов всеми сегментами кольцевой пластины на уровне центра

сочленения можно пренебречь.

Если к кольцевой пластине прикрепить вертикальную опору с другой

радиальной координатой относительно центра соединения, ее, наряду с

другими сегментами, можно рассматривать в качестве сегмента оболочки (см.

рисунок 11.3).

а) б)

Рисунок 11.3 — Эффективное сечение цилиндра, хоппера и переходного кольца: а —

геометрия; б — эффективность кольцевой балки при сжатии в окружном направлении

11.2.2.2. Эквивалентная толщина сегментов teqA и teqB в каждой группе

определяется, исходя из следующих выражений:

, (11.1)

, (11.2)

11.2.2.3. Соотношение α — более тонких сегментов к более толстым

сегментам соответствующей группы листов — должно определяться, исходя

из выражения:

, (11.3)

при:

, (11.4)

, (11.5)

11.2.2.4. В одной из двух групп с более тонкими листами эффективная

длина каждого сегмента оболочки должна определяться выражением:

, (11.6)

где β — угол между центральной линией оболочки и осевой линией силоса

(полуугол в вершине конуса) для данного листа. Полезная площадь

поперечного сечения каждого сегмента оболочки должна

определяться исходя из выражения:

, (11.7)

Из двух групп в группе с более толстыми листами полезная площадь

поперечного сечения каждого сегмента оболочки должна определяться исходя

из выражения:

, (11.8)

В данной группе полезная площадь поперечного сечения каждого

сегмента оболочки должна определяться выражением:

, (11.9)

11.2.2.5. Полезная площадь поперечного сечения Aep кольцевой

пластины, соединенной с узлом соединения через его центр, должна

определяться выражением:

, (11.10)

где r — радиус цилиндрической стенки силоса;

b — радиальная ширина кольца из кольцевых пластин;

tp — толщина кольца из кольцевых пластин.

11.2.2.6. Общая полезная площадь Aet кольца при повышении силы

сжатия в окружном направлении должна определяться выражением:

, (11.11)

11.2.2.7. Если соединение состоит только из цилиндра, юбки и хоппера

(см. рисунок п. 8.4), общая полезная площадь кольца Aet может быть

рассчитана с помощью альтернативного выражения:

, (11.12)

при:

, (11.13)

, (11.14)

где r — радиус цилиндрической стенки силоса;

— толщина стенки цилиндра;

— толщина листа юбки;

— толщина стенки хоппера;

— полезная площадь кольца из кольцевых пластин.

11.2.2.8. Если в переходном соединении используются профили,

имеющие более сложную геометрию, при оценке переходного соединения,

должны учитываться в расчете только те сегменты кольцевой пластины,

которые удовлетворяют условию п. 11.1.5.1.

11.2.2.9. Расчетное значение эффективной силы сжатия в окружном

направлении Nθ,Ed, которая развивается в соединении, должно определяться по

формуле:

, (11.15)

где: (см. рисунок 11.5)

r — радиус цилиндрической стенки силоса;

β — полуугол хоппера (в верхней части);

— эффективная длина цилиндрического сегмента над переходным

соединением (см. пункт 11.2.2.4);

— эффективная длина сегмента хоппера (см. п. (4));

— расчетное значение меридионального напряжения на единицу

окружности в верхней части хоппера;

— осредненное давление на эффективную длину цилиндрического

сегмента;

— осредненное давление на эффективную длину сегмента хоппера

μ — коэффициент трения о стенку хоппера.

Рисунок 8.1 - Рисунок 8.4 — Представление простого переходного сочленения из

кольцевых пластин

11.2.2.10. Максимальное расчетное напряжение при сжатии σuθ,Ed для

сочленения, имеющего равномерную поддержку, должно определяться

выражением:

, (11.16)

при:

, (11.16)

где Nθ,Ed — эффективная сила сжатия в окружном направлении; см. пункт

11.2.2.9;

Aet — общая полезная площадь кольца, см. пункт 11.2.2.7;

r — радиус цилиндрической стенки силоса;

b — ширина кольцевой пластины.

Рисунок 8.2 - Рисунок 8.5 — Локальное давление и мембранные усилия от нагрузок

на переходное кольцо

11.2.3. Кольцевая балка переходного соединения

11.2.3.1. При расчете силосов класса ответственности 3 должен

проводиться численный расчет конструкции, который позволяет

моделировать все элементы из листа наподобие сегментов оболочки и не

предполагает воздействие призматической балки на любой криволинейный

элемент. Этот расчет должен учитывать конечную ширину обособленных

опор.

11.2.3.2. Применительно к силосам других классов ответственности

должны быть рассчитаны изгибающие и крутящие моменты в зоне кольцевой

балки с учетом эксцентриситета при загрузке и с опорой на центр тяжести

кольцевой балки.

11.2.3.3. Общее осевое давление сжатия в окружном направлении,

возникшее в балке, должно быть неизменным по периметру окружности. Оно

определяется выражением:

, (11.18)

где (см. рисунок 8.5):

rc – радиус цилиндрической стенки силоса;

β – полуугол хоппера (в верхней части);

lec – полезная длина цилиндрического элемента выше перехода (см. пункт

11.2.2.4);

leh – полезная длина сегмента хоппера;

nυh,Ed – расчетное значение меридионального растяжения на единицу

окружности в вершине хоппера;

pnc – локальное давление на эффективной длине сегмента цилиндра;

pnc – давление на эффективной длине сегмента силоса;

µ – коэффициент трения о стенку хоппера.

11.2.3.4. Изменение окружной координаты θ расчетного изгибающего

момента Mr,Ed вокруг горизонтальной (радиальной) оси (позитивный

изгибающий момент) и расчетного скручивающего момента Tθ,Ed в кольцевой

балке должно приниматься по формулам:

, (11.19)

,

(11.20)

при: , (11.21)

– окружная координата (в радианах), измеренная в исходной точке

координат одной опоры;

0 – периферический угол в радианах, стянутый полупролетом кольцевой

балки;

j – количество равноудаленных обособленных опор;

rg – радиус центра тяжести кольцевой балки;

er– радиальный эксцентриситет цилиндра относительно центра тяжести

кольцевой балки (положительный, если центр тяжести имеет

больший радиус);

es – радиальный эксцентриситет опоры относительно центра тяжести

кольцевой балки (положительный, если центр тяжести имеет

больший радиус);

ex – вертикальный эксцентриситет центра сочленения относительно

центра тяжести кольцевой балки (положительный, если центр

тяжести находится ниже центра сочленения);

– расчетное значение сжимающего мембранного усилия в

основании цилиндра;

– расчетное значение растягивающего мембранного усилия в

вершине хоппера.

11.2.3.5. Пиковые значения расчетного изгибающего момента вокруг

радиальной оси, которые встречаются над опорой Mrs,Ed и в середине пролета

Mrm,Ed, должны определяться выражениями:

(11.22)

(11.23)

11.2.3.6. Если применяется кольцевая балка с открытым сечением,

следует предполагать, что сопротивление крутящему моменту проявляется

полностью за счет деформации, пока не проведен более точный расчет. Если

деформация оказывает противодействие крутящему моменту, пиковые

расчетные значения изгибающего момента вокруг вертикальной оси в каждой

полке должны быть приняты в виде Mfs,Ed в опоре и Mfm,Ed в середине пролета и

могут быть вычислены следующим образом:

(11.24)

(11.25)

где h — расстояние по вертикали между полками кольцевой балки.

Рисунок 8.3 - Рисунок 8.6 — Эксцентриситет вертикальных нагрузок на кольцевую балку

11.2.3.7. Периферические мембранные напряжения σθ,Ed, которые

накапливаются в каждой полке кольцевой балки, должны быть вычислены на

основании параметров осевой нагрузки Nθ,Ed, радиального осевого момента

Mr,Ed и изгибающих моментов при деформации Mf,Ed с помощью прикладной

теории изгиба и деформации, а также путем принятия главных усилий,

определенных в пунктах 11.2.3.3 – 11.2.3.6.

11.2.3.8. Наибольшее значение периферического мембранного

напряжения σθ,Ed (работающего как на растяжение, так и на сжатие), которое

накапливается в полках кольцевой балки в любом положении по периметру

окружности, должно определяться как σmθ,Ed.

11.2.3.9. Наибольшая величина сжатия при периферическом

мембранном напряжении σθ,Ed, которое развивается в полках кольцевой балки

в любом положении по периметру окружности, должно определяться как

σcθ,Ed.

11.3. Несущая способность конструкций

11.3.1. Общие положения

Переходное соединение должно удовлетворять требованиям СП

16.13330. Они могут быть выполнены посредством оценки следующих

параметров расчетной несущей способности.

11.3.2. Предельное состояние по пластичности

11.3.2.1. Общие положения

Расчетное значение несущей способности должно определяться

посредством положений, предусмотренных СП 16.13330. Вместо простого и

достаточно точного приближения к этим положениям можно использовать

следующие оценочные параметры несущей способности.

11.3.2.2. Несущая способность на основе оценки гибкости

11.3.2.2.1. Расчетное значение несущей способности должно

определяться в точке наивысшего напряжения соединения.

11.3.2.2.2. Расчетное значение несущей способности в предельном

состоянии по пластичности должно определяться с помощью выражения:

(11.26)

11.3.2.3. Несущая способность на основе оценки пластичности

11.3.2.3.1. Расчетное значение несущей способности должно

определяться с учетом возможности достижения мембранного

растягивающего усилия nυh,Rd в зоне соединения хоппера.

11.3.2.3.2. Расчетное значение несущей способности в предельном

состоянии по пластичности nυh,Rd должно определяться посредством

выражения:

(11.27)

при:

(11.28)

, (11.29)

для цилиндра ;

для юбки ;

для сегмента конического хоппера ,

где (см. рисунок 8.5):

r – радиус цилиндрической стенки силоса;

tc – толщина стенки цилиндра;

ts – толщина листа юбки;

th – толщина оболочки хоппера;

Ap – площадь поперечного сечения кольца;

– полуугол хоппера (в верхней части);

loc – эффективная пластичная длина сегмента цилиндра над переходным

соединением;

loh – эффективная пластичная длина сегмента хоппера;

los – эффективная пластичная длина сегмента юбки ниже переходного

соединения;

меридиональная мембранная несущая способность на единицу

окружности в верхней части хоппера;

pnc – среднее локальное давление на эффективную длину сегмента

цилиндра;

pnh – осредненное давление на эффективную длину сегмента хоппера;

– коэффициент трения о стенку хоппера.

11.3.3. Сопротивление потере устойчивости в одной плоскости

11.3.3.1. Расчетное значение сопротивления должно определяться в

соответствии с положениями СП 16.13330. Вместо достаточно точного

приближения к этим положениям можно использовать следующие

упрощенные оценочные параметры сопротивления.

11.3.3.2. Расчетное значение сопротивления должно определяться в

точке соединения, где встречается наивысшее сжимающее мембранное

напряжение в окружном направлении.

11.3.3.3. Расчетное значение сопротивления потере устойчивости в

одной плоскости σip,Rd должно определяться с помощью выражения:

, (11.30)

где: EIz — изгибная жесткость эффективного поперечного сечения кольца

вокруг его вертикальной оси (см. рисунок 8.3);

Aet — эффективная площадь поперечного сечения кольца, представленная

в пункте 11.2.2;

rg — радиус центра тяжести эффективного поперечного сечения кольца.

11.3.3.3.1. Приведенный выше параметр оценки сопротивления и

связанная с ним проверка устойчивости в одной плоскости (см. пункт

11.3.3.1.4) могут быть опущены, если полуугол конуса β больше βlim.

Рекомендуется значение βlim = 20°.

11.3.4. Сопротивление потере устойчивости при боковом

выпучивании и локальном короблении оболочки в зоне

соединения

11.3.4.1. Общие положения

Расчетное значение несущей способности должно определяться в

соответствии с положениями СП 16.13330. Вместо достаточно точного

приближения к этим положениям можно использовать следующие

упрощенные оценочные параметры несущей способности.

11.3.4.2. Локальное коробление оболочки в зоне соединения

Имеются переходные соединения, где отсутствует кольцевое усиление

(простое соединение воронки с цилиндром) и переходные соединения,

усиленные кольцом. Расчетное значение сопротивления изгибу оболочки σορ,Rd

в стенке смежной с соединением должно определяться с помощью выражения:

, (11.31)

где: rs = r – для цилиндрической стенки;

– для стенки конического хоппера;

здесь: r – радиус цилиндрической стенки силоса;

– полуугол в вершине хоппера;

t – толщина листа в соответствующем сегменте оболочки;

Aet – эффективная площадь поперечного сечения кольца, приведенная в

подразделе 11.2.2;

rg – радиус центра тяжести эффективного поперечного сечения кольца.

11.3.4.3. Переходное соединение с кольцевой пластиной

11.3.4.3.1. В соединениях, в которых кольцо в зоне перехода выполнено

в виде кольцевой пластины, расчетное значение сопротивления потере

устойчивости при боковом выпучивании σορ,Rd должно определяться с

помощью выражения:

, (11.32)

при:

, (11.33)

, (11.34)

, (11.35)

, (11.36)

, (11.37)

где: r – радиус цилиндрической стенки силоса;

tc – толщина листа цилиндра;

ts – толщина листа юбки;

th – толщина листа хоппера;

tp – толщина кольца в виде кольцевой пластины;

b – ширина кольца в виде кольцевой пластины;

kc – коэффициент продольного изгиба пластины в кольце с защемленной

внутренней гранью;

ks – коэффициент продольного изгиба пластины в кольце со свободно

опертой внутренней гранью;

– коэффициент (см. пункт 7.9.2).

11.3.4.4. Переходное соединение с тавровым профилем

11.3.4.4.1. Следующий метод расчета несущей способности должен

применяться, если кольцо переходного соединения состоит из кольцевой

пластины шириной bp с симметричными вертикальными усиливающими

полками высотой bf, расположенными на ее внешней грани, образуя кольцо с

тавровым (Т-образным) сечением, основание которого находится в центре

соединения.

11.3.4.4.2. Расчетное значение сопротивления потере устойчивости при

боковом выпучивании σ0ρ,Rd в кольцевой балке с тавровым сечением должно

определяться на основании максимального усилия сжатия в состоянии

мембранного напряжения в окружном направлении на внутренней грани

главной кольцевой пластины. Расчетное значение сопротивления должно

определяться с помощью выражения:

, (11.38)

при:

, (11.39)

, (11.40)

, (11.41)

, (11.42)

, (11.43)

, (11.44)

где: r – радиус цилиндрической стенки силоса;

tc – толщина листа цилиндра;

ts – толщина листа юбки;

th – толщина листа хоппера.

tp – толщина кольца в виде кольцевой пластины;

tf – толщина внешней вертикальной полки таврового сечения;

bp – ширина кольца в виде кольцевой пластины;

bf – высота (ширина полки) внешней вертикальной полки таврового

сечения;

A – площадь поперечного сечения тавровой кольцевой балки;

xc – расстояние между центром тяжести таврового сечения и внешней

гранью;

Ir – осевой момент инерции таврового сечения вокруг его радиальной оси;

Iz – осевой момент инерции таврового сечения вокруг его вертикальной

оси;

It – равномерная постоянная кручения для таврового сечения;

M1 – коэффициент (см. пункт 7.9.2).

11.4. Проверки по предельным состояниям

11.4.1. Равномерно поддерживаемые переходные соединения

11.4.1.1. Если не проводится компьютерный расчет на предмет потери

устойчивости, то для определения сопротивления потере устойчивости с

целью проверки по предельным состояниям согласно СП 16.13330 может

применяться раздел 12.3.

11.4.1.2. Если силос опирается на юбку, которая доходит до однородного

фундамента (см. пункт 9.4.2), и выполнены расчеты, предусмотренные

разделом 11.2, можно считать, что переходное соединение подвержено

воздействию только равномерного мембранного напряжения в окружном

направлении σuθ,Ed, как определено в пункте 11.2.2.10. Тогда следует устроить

проверку по следующим предельным состояниям.

11.4.1.3. Если предельное состояния по пластичности определяется

посредством оценки упругости, то предельное состояние по пластичности

соединения должно определяться с помощью выражения:

, (11.45)

где: – расчетное значение напряжения, из пункта 11.2.2.10;

– расчетное значение сопротивления переходу в пластическое

состояние из пункта 11.3.2.2.

11.4.1.4. Если для оценки предельного состояния по пластичности

используется расчет пластических деформаций, то предельное состояние по

пластичности соединения должно определяться с помощью выражения:

, (11.46)

где: – расчетное значение меридионального мембранного усилия в

верхней части хоппера;

– расчетное значение сопротивления переходу в пластическое

состояние из пункта 11.3.2.3.

11.4.1.5. Предельное состояние по потере устойчивости в плоскости

соединения должно проверяться с помощью выражения:

, (11.47)

где: – расчетное значение напряжения из пункта 11.2.2.10;

– расчетное значение сопротивления потере устойчивости в

плоскости из пункта 8.3.3.

11.4.1.6. Проверку по предельным состояниям при потере устойчивости

в плоскости можно не проводить, если будут удовлетворены следующие

условия:

- полуугол конуса β больше чем βlim, и над кольцом расположен цилиндр;

- при высоте цилиндра L меньшей, чем Lmin = kL , верхняя граница

цилиндра подкреплена кольцом жесткости, имеющим изгибную

жесткость EIz вокруг своей вертикальной оси (изгибание в окружном

направлении) больше чем величина:

, (11.48)

где t — толщина самого тонкого пояса в цилиндре.

Рекомендуются значения βlim = 10°, kL = 10 и kR = 0,04.

П р и м е ч а н и е 2 — Требование об усилении верхней границы цилиндра касается

только невысоких цилиндров выше переходного кольца, поскольку более высокие

цилиндры обеспечивают достаточное сопротивлению этому типу потери устойчивости и

сами сохраняют свою круглую форму без дополнительного усиления.

11.4.1.7. Предельное состояние по потери устойчивости соединения при

боковом выпучивании должно проверяться с помощью выражения:

, (11.49)

где σuθ,Ed — расчетное значение напряжения из пункта 11.2.2.10;

σορ,Rd — соответствующее расчетное значение сопротивления потере

устойчивости соединения при боковом выпучивании из пункта

11.3.4.

11.4.2. Кольцевая балка переходного соединения

11.4.2.1. Если компьютерный расчет не включает исследования на

предмет потери устойчивости, для определения сопротивления потере

устойчивости с целью проверки по предельным состояниям согласно СП

16.13330 может применяться раздел 11.3.

11.4.2.2. Если силос опирается на обособленные опоры так, что

переходное соединение выполняет функции кольцевой балки по отношению к

мембранным напряжениям в окружном направлении, которые изменяются в

поперечном сечении и по периметру окружности, такие изменения должны

быть учтены в процессе проверки по предельным состояниям. Если расчеты

производились в соответствии с разделом 11.2, следует проверить следующие

предельные состояния.

11.4.2.3. При расчете предельного состояния по пластичности

соединения должно применяться оценочное значение напряжения σmθ,Ed из

пункта 11.2.3.8. Оно определяется с помощью выражения:

, (11.50)

11.4.2.4. При расчете предельного состояния по потере устойчивости

соединения в плоскости должно применяться оценочное значение напряжения

σcθ,Ed из пункта 11.2.3.9. Оно определяется с помощью выражения:

, (11.51)

где σcθ,Ed — расчетное значение напряжения из пункта 11.2.3.9;

fip,Rd — расчетное значение сопротивления переходу в пластическое

состояние из пункта 11.3.3.

11.4.2.5. Определение предельного состояния при потере устойчивости в

одной плоскости можно не проводить, если будут удовлетворены следующие

условия:

полуугол конуса β больше чем βlim, и над кольцом расположен цилиндр;

при высоте цилиндра L меньшей, чем Lmin = kL , верхняя граница

цилиндра удерживается от отклонений от окружности кольцом,

имеющим изгибную жесткость EIz вокруг своей вертикальной оси

(изгибание в окружном направлении) выше чем:

, (11.52)

где t — толщина самого тонкого пояса в цилиндре;

L — высота стенки оболочки над кольцом.

Рекомендуются значения βlim = 10°, kL = 10 и kR = 0,04.

П р и м е ч а н и е 2 — Требование об усилении верхней границы цилиндра касается

только невысоких цилиндров выше переходного кольца, поскольку более высокие

цилиндры обеспечивают достаточное сопротивлению этому типу потери устойчивости и

сами сохраняют свою круглую форму без дополнительного усиления.

11.4.2.6. Предельное состояние по потере устойчивости соединения при

боковом выпучивании должно использовать оценочное значение напряжения

σcθ,Ed из пункта 11.2.3.9. Оно подлежит проверке с помощью выражения:

, (11.53)

где σcθ,Ed — расчетное значение напряжения из п. 11.2.3.9;

σop,Rd — расчетное значение сопротивления потере устойчивости при

боковом выпучивании пункта 11.3.4;

11.5. Рассмотрение схем расположения опорных элементов

соединения

11.5.1. Соединения, поддерживаемые юбкой

11.5.1.1. Если силос опирается на юбку, которая доходит до

однородного фундамента (см. пункт 9.4.2), можно считать, что переходное

соединение несет нагрузки, вызванные только мембранными напряжениями в

окружном направлении.

11.5.1.2. Юбка подлежит проверке на предмет сопротивления потере

устойчивости при осевом сжатии с учетом влияния отверстий в юбке.

11.5.2. Соединения и кольцевые балки, поддерживаемые опорными

стойками

11.5.2.1. Если силос опирается на обособленные опоры или стойки, а

кольцевая балка переходного соединения применяется для распределения

нагрузок с опор на оболочку, переходное соединение и кольцевая балка

должны удовлетворять условиям, указанным в пунктах 11.2.3 и 11.4.2.

11.5.2.2. Если кольцевая балка переходного соединения формируется

путем скрепления болтами верхней и нижней половин, каждая из которых

крепится к разным сегментам оболочки, размер болтов должен быть подобран

так, чтобы они выдержали передачу всей расчетной нагрузки, действующей в

окружном направлении, которую несет верхний кольцевой сегмент. При этом

необходимо учесть воздействие изгибающих сил на кольцо.

11.5.3. Опорное кольцо в основании силоса

11.5.3.1. Силос, который имеет постоянные опоры на уровне земли,

должен быть оснащен опорным кольцом в основании и деталями для

анкерного устройства.

11.5.3.2. Интервал по периметру окружности между анкерными болтами

или другими точками крепления анкеров не должен превышать , где t —

локальная толщина листа оболочки.

11.5.3.3. Опорное кольцо в основании силоса должно иметь изгибную

жесткость EIz вокруг вертикальной оси (чтобы противостоять потере

устойчивости в окружном направлении) больше минимального значения

EIz,min, представленного следующим выражением:

, (11.54)

где t принимается за толщину стенки пояса, смежного с опорным кольцом

основания. Рекомендуемое значение k = 0,10.

12. Основные требования к конструкции стен

12.1. При проектировании стен силосов следует предусматривать:

использование листов и лент больших размеров;

способы рулонирования заготовок;

изготовление заготовок в виде «скорлуп»;

автоматическую сварку с минимальным количеством сварных швов,

выполняемых на монтаже.

12.2. Нижняя кромка цилиндрической оболочки должна быть надежно

закреплена анкерами, чтобы противостоять вертикальному смещению.

12.3. Для восприятия воздействий ветра или частичной разреженности

стенка силоса должна разделяться на сегменты, находящиеся между

кольцами жесткости или участками, где изменяются толщина листа или

граничные условия.

12.4. Отклонение опорных ребер жесткости от общей горизонтальной

плоскости и их отступление от цилиндра корпуса не должно превышать 5 мм.

12.5. Минимальная толщина стального основания гофрированной

листовой обшивки стенки должна отвечать требованиям СП 16.13330.

12.6. В конструкциях на болтовых соединениях размер болта должен

быть не менее M8.

12.7. Отверстия в стенке силоса должны быть усилены вертикальными и

горизонтальными ребрами жесткости, которые закрепляются рядом с

отверстием.

12.8. Внутренние поверхности стен силосов не должны иметь

выступающих горизонтальных ребер и впадин.

12.9. Все стыковые швы листовых конструкций должны выполняться

двухсторонней сваркой или односторонней сваркой с подваркой корня или на

подкладках.

12.10. Для уменьшения местных напряжений сопряжение стены силоса с

конической воронкой рекомендуется выполнять посредством переходной

поверхности (части сферы или части тора) или с устройством в местах

сопряжения горизонтального ребра жесткости.

12.11. Высоту опорного ребра жесткости рекомендуется принимать не

менее 0,15 диаметра силоса.

12.12. Кольцевые ребра жесткости должны быть замкнуты.

13. Основные требования к конструкции днищ

13.1. Внутренние поверхности днища силосов не должны иметь

выступающих горизонтальных ребер и впадин.

13.2. Днище силосов следует проектировать в виде стальных воронок,

опирающихся на колонны подсилосного этажа (непосредственно или через

кольцевые балки).

13.3. При опирании стальных стен силосов на колонны днище следует

проектировать с учетом требований пункта 12.10.

13.4. Выпускные отверстия силосов должны, как правило, располагаться

в центре. При необходимости устройства нескольких выпускных отверстий

их следует располагать симметрично относительно осей силоса.

14. Основные требования к коррозионной стойкости сооружения и

защите от коррозии

14.1. При проектировании защиты от коррозии стальных конструкций

силоса следует руководствоваться СП 28.13330.

14.2. Рекомендуется применение для силосов оцинкованной стали. Для

других видов стали необходимо предусматривать защиту от коррозии.

14.3. Для обеспечения коррозионной стойкости листовой прокат

должен быть обработан методом горячего цинкования по ГОСТ 52246.

Возможно применение оцинкованной стали с полимерным дополнительным

покрытием.

Приложение A

УПРОЩЕННЫЕ ПРАВИЛА РАСЧЕТА ДЛЯ КРУГЛЫХ СИЛОСОВ

КЛАССА ОТВЕТСТВЕННОСТИ 1

Применительно к круглым силосам класса ответственности 1 с

цилиндрическими стенками такой упрощенный подход позволяет

проектировать силосы на основе предельных состояний по несущей

способности с ограниченным количеством нагрузок.

А.1 Комбинированные воздействия на силосы класса

ответственности 1

Силосы класса ответственности 1 можно рассматривать с учетом

нижеследующих упрощенных типов комбинированного воздействия:

- разгрузка;

- воздействие ветра на пустой силос;

- наполнение в сочетании с ветровой нагрузкой.

Допускается упрощенный подход к ветровой нагрузке.

А.2 Оценка эффекта воздействия

При проектировании в соответствии с выражениями, приведенными в

настоящем приложении, мембранные напряжения следует увеличить на

коэффициент kM, который учитывает влияние локального изгиба.

П р и м е ч а н и е 1 – Значение kM может быть задано в национальном приложении.

Рекомендуется значение kM = 1,1.

При проектировании в соответствии с выражениями, приведенными в

настоящем приложении, силы, воздействующие на хоппер и кольцо, следует

увеличить на коэффициент kh, который учитывает влияние асимметричного и

кольцевого изгиба.

П р и м е ч а н и е 2 – Значение kh может быть задано в национальном

приложении. Рекомендуется значение kh = 1,2.

А.3 Оценка предельных состояний по несущей способности

А.3.1 Общие положения

Упрощенные положения настоящего приложения позволяют быстро

провести расчет, но зачастую, оказываются более консервативными, чем

более полные положения этого стандарта.

А.3.2 Изотропные цилиндрические стенки на сварных или болтовых

соединениях

А.3.2.1 Предельное состояние по пластичности

Под воздействием внутреннего давления и всех соответствующих

расчетных нагрузок расчетная несущая способность должна определяться в

каждой точке с учетом колебаний внутреннего давления и, соответственно,

противостоящей им контактной прочности.

Во всех точках конструкции расчетные мембранные усилия nx,Ed и nθ,Ed

(оба значения приняты как положительные при растяжении) должны

удовлетворять следующему условию:

(А.1)

где – вертикальное мембранное усилие (силы на единицу ширины стенки

оболочки), определенное в результате анализа расчетных

значений воздействий (нагрузок);

– мембранное усилие в окружном направлении (сила на единицу

ширины стенки оболочки, определенная по результатам анализа

расчетных значений воздействий (нагрузок);

– предел текучести листа оболочечной стенки;

– коэффициент надежности по пределу текучести.

В каждом болтовом соединении конструкции расчетные усилия должны

удовлетворять условиям, которые исключают разрушение площади сечения

нетто:

- для несущей способности в меридиональном направлении

(А.2)

- для несущей способности в окружном направлении

(А.3)

где – предел прочности листа оболочки стенки;

– коэффициент надежности по пределу прочности ( =1,25).

Расчет соединений должен выполняться в соответствии с EN 1993-1-8

или EN 1993-1-3. Влияние отверстий под крепеж должно учитываться

согласно EN 1993-1-1 на основании требований к растяжению, сжатию или

сдвигу, соответственно.

Расчетная несущая способность соединений внахлестку в сварных

конструкциях представлено критерием фиктивной прочности:

(А.4)

где – коэффициент прочности соединения.

Прочность деталей соединения сварных швов внахлестку с непрерывным

угловым швом должна быть принята за j = ji.

П р и м е ч а н и е 1 – Значение ji, может быть задано в национальном приложении.

Рекомендуются значения ji, приведенные ниже для разных конфигураций соединения.

Т а б л и ц а 1 - Прочность соединения j посредством сварных швов внахлестку

Тип соединения Эскиз Значение ji.

Двойной сварной шов внахлестку

Одиночный сварной шов внахлестку

А.3.2.2 Осевое сжатие

Расчетная несущая способность при осевом сжатии должна определяться

во всех точках оболочки. При расчетах изменение силы осевого сжатия в

вертикальном направлении игнорируется, за исключением тех случаев, когда

это предусмотрено положениями EN 1993-1-6. Во избежание широкого

применения отрицательных чисел при расчете устойчивости мембранные

силы сжатия должны рассматриваться как положительные.

Когда применяется горизонтальное соединение внахлестку, вызывающее

эксцентриситет осевой силы, приведенное ниже значение α должно быть

уменьшено до 70 % начального значения, если эксцентриситет срединной

поверхности листов относительно друг друга превышает величину t/2, а

изменение толщины листа не превышает t/4, где t – толщина более тонкого

листа в соединении. Если эксцентриситет меньше указанного значения или

изменение толщины листа больше, значение α не должно уменьшаться.

Коэффициент уменьшения упругой деформации α определяется по

формуле

(А.5)

где r – радиус стенки силоса;

t – толщина листа стенки в расчетном сечении.

Критическое напряжение при продольном изгибе σx,Rcr в любой точке

изотропной стенки должно вычисляться:

(А.6)

Нормативное напряжение при потере устойчивости должно вычисляться:

в котором: , когда (А.7)

, когда (А.8)

когда (А.9)

при , и (А.10)

В любой точке конструкции расчетное мембранное усилие nx,Ed

(положительное сжатие) должна удовлетворять следующему условию:

(А.11)

где – это величина, определяемая по 2.9.2.

П р и м е ч а н и е – Значение может быть задано в национальном приложении.

Рекомендуется значение

Максимально допустимая деформация, измеряемая в порядке,

предусмотренном EN 1993-1-6, за исключением измерений поперек

соединений внахлестку, определяется формулой

(А.12)

Расчет сопротивления оболочки потере устойчивости при осевом сжатии

выше локальной опоры, в зоне кронштейна (т. е. опоры конвейерного портала)

и вблизи отверстия должен выполняться в соответствии с 5.6.

А.3.2.3 Наружное давление, внутренняя частичная разреженность и

ветровая нагрузка

Для расчета критического давления при равномерной внутренней

разреженности (наружном давлении) при наличии непрерывно связанной

крыши, критическое наружное давление продольного изгиба pn,Rcru изотропной

стенки должно определяться формулой

(А.13)

где r – радиус стенки силоса;

t – толщина самой тонкой части стенки;

l – высота между кольцами жесткости или переходами.

Расчетное значение максимального наружного давления pn,Ed,

действующего на конструкцию под комбинированным воздействием ветра и

частичной разреженности, должно удовлетворять следующему условию:

(А.14)

П р и м е ч а н и е – Значения αn и могут быть заданы в национальном

приложении. Рекомендуются значения αn = 0,5 и

Если верхняя кромка цилиндра не стыкуется с крышей, упрощенный

расчет подлежит замене методикой, приведенной в 5.3.

А.3.3 Сварные конические хопперы

Упрощенный порядок расчета может применяться при условии, что будут

выполнены два следующих условия:

а) к хопперу применяется скорректированный коэффициент γΜ0 = γΜ0g;

б) рядом с переходным соединением на стенке хоппера не должны

крепиться ребра жесткости или опоры.

П р и м е ч а н и е – Значение γΜ0g может быть задано в национальном приложении.

Рекомендуется значение γΜ0g = 1,4.

Если единственными, принимаемыми в расчет, нагрузками являются сила

тяжести и самотечное перемещение хранящегося твердого материала,

меридиональное усилие на единицу окружности nυh,Ed,s, вызванное

симметричным давлением, определенным в EN 1991-4, которое подлежит

передаче через переходное соединение, должно оцениваться посредством

общего равновесия; см. рисунок A.1. При этом расчетное значение локального

меридионального усилия на единицу окружности nυh,Ed, допускающее

возможную неравномерность нагрузки, должно исчисляться на основании

выражения:

(А.15)

где nυh,Ed,s – расчетное значение меридиональной мембранной силы на единицу

окружности в верхней части хоппера, полученное на основании

предположения, что нагрузки на хоппер абсолютно

симметричные;

gasym – коэффициент влияния асимметричной нагрузки.

П р и м е ч а н и е 1 – Выражения для nυh,Ed,s можно найти в Приложении Б. Значение

gasym может быть задано в национальном приложении. Рекомендуется значение gasym = 1,2.

Рисунок А.1 - Общее равновесие хоппера

Расчетное значение меридионального мембранного растяжения в

вершине хоппера nυh,Ed должно удовлетворять следующему условию:

(А.16)

где t – толщина листа хоппера;

fu – предел прочности;

γΜ2 – коэффициент надежности по пределу прочности.

П р и м е ч а н и е 2 – Значение kr может быть задано в национальном приложении.

Рекомендуется значение kr = 0,90. Значение γΜ2 также может быть задано в национальном

приложении. Рекомендуется значение γΜ2 = 1,25.

А.3.4 Переходное соединение

Упрощенный метод проектирования может применяться в отношении

силосов класса ответственности 1, когда соединение состоит из

цилиндрической и конической секций с или без кольцевой пластины или

аналогичного компактного кольца в месте соединения; см. рисунок A.2.

Рисунок А.2 - Разрез простого переходного соединения

Общая полезная площадь кольца Aet определяется из выражения

(А.17)

где r – радиус цилиндрической стенки силоса;

tc – толщина стенки цилиндра;

ts – толщина стенки юбки;

th – толщина стенки хоппера;

β – полуугол в вершине конуса хоппера;

Ap – площадь кольца в зоне соединения.

Расчетное значение силы сжатия в окружном направлении Nθ,Ed,

развивающиеся в соединении, должно определяться согласно выражению

(А.18)

где nυh,Ed – расчетное значение меридионального растяжения на единицу

окружности в верхней части хоппера; см. рисунок A.1 и A.15.

Среднее напряжение в окружном направлении в кольце должно

удовлетворять следующему условию

(А.19)

где fy – предел текучести материалов кольца и оболочки;

γM0 – коэффициент надежности по пределу текучести.

П р и м е ч а н и е – Значение γM0 может быть задано в национальном приложении.

Рекомендуется значение γM0 = 1,0

Приложение Б

ВЫРАЖЕНИЯ ДЛЯ МЕМБРАННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В КОНИЧЕСКИХ

СИЛОСАХ

Представленные здесь выражения позволяют выполнить расчеты в

соответствии с мембранной теорией в тех случаях, когда их невозможно

выполнить в контексте стандартных оболочек или конструкций силоса.

Выражения мембранной теории точно определяют мембранные напряжения в

корпусе хоппера (т. е. в точках, не сопряженных с переходным соединением

или опорой) при условии, что приложенные нагрузки соответствуют моделям,

определенным в EN 1991-4.

Система координат с начальной точкой z в вершине.

Высота хоппера по вертикали h и полуугол вершины конуса β.

Б.1 Равномерное давление и трение о стенку μ

= , (Б.1)

= . (Б.2)

Б.2 Линейно переменное давление от в вершине до в переходе

с трением о стенку

( , (Б.3)

(Б.4)

(Б.5)

Для μ = 0 максимальное значение эквивалентного напряжения по Мизесу

встречается в корпусе конуса, если < 0,48 на высоте:

(Б.6)

Б.3 «Радиальное поле напряжений» с треугольной эпюрой

изменения напряжений в зоне перехода

при 0< < (Б.7)

p= при < < , (Б.8)

при 0< < (Б.9)

при < < (Б.10)

при 0< < (Б.11)

при < < (Б.12)

где давление на высоте над высшей точкой и

давление в зоне перехода

Б.4 Давление согласно общей теории хопперов

Характер поля давления может быть определен в показателях

нормального давления p с сопутствующей силой сцепления со стенкой силоса

μp как:

p=Fq, (Б.13)

q= + , (Б.14)

при:

n=2(F +F-1), (Б.15)

где F это коэффициент давления на стенку p вплоть до напряжения по

вертикали в твердом материале q;

это осредненное вертикальное напряжение в твердом материале в

зоне перехода:

, (Б.16)

(Б.17)

Приложение В

Правила и условные обозначения осей координат

В.1 Условные обозначения в общей системе осей координат для

цилиндрической конструкции силоса

Принятые условные обозначения осей предназначены для всей

конструкции силоса.

П р и м е ч а н и е – При рассмотрении принято, что силос не является элементом

более общей строительной конструкции.

14.3.1. В общей системе осей координат цилиндрической конструкции

силоса (см. рисунок 5.1) используются следующие условные обозначения:

Система координат:

z — координата вдоль центральной оси оболочки вращения;

r — радиальная координата;

θ — кольцевая координата.

Условные обозначения в положительном направлении:

- положительное направление наружу (положительное внутреннее

давление, положительное смещение наружу)

- положительные напряжения при растяжении (за исключением

выражений, характеризующих изгиб, когда деформация сжатия

имеет положительное значение)

Условные обозначения распределенных воздействий на поверхность

стенки силоса:

— нормальное давление на оболочку (положительное в наружном

направлении);

— меридиональная поверхностная нагрузка параллельно оболочке

(положительная ниспадающая);

— кольцевая поверхностная нагрузка параллельно оболочке

(положительная в направлении против часовой стрелки).

а) б)

Рисунок В.1 - Система координат цилиндрического силоса: a — общая система

координат; б — координаты оболочки силоса и загрузочной секции

В.2 Условные обозначения осей конструктивных элементов

Условные обозначения для меридиональных и кольцевых

конструктивных элементов, закрепленных на стенке силоса (см. рисунки 5.2 и

5.3).

а) б)

Рисунок В.2 - Локальные системы координат для меридиональных ребер жѐсткости на

оболочке: а — ребро жѐсткости и оси изгиба; б — локальные оси различных сегментов

а) б)

Рисунок В.3 - Локальные системы координат для кольцевых окружных рѐбер жѐсткости

на оболочке: a — ребро жѐсткости и оси изгиба; б — локальные оси разных сегментов

Условные обозначения осей прямых меридиональных конструктивных

элементов (см. рисунок 5.2, а), закрепленных на стенках силоса:

х — меридиональная координата цилиндра, хоппера и крыши;

у — ось, параллельная фланцам (ось меридионального изгиба);

z — ось, перпендикулярная фланцам.

П р и м е ч а н и е — Меридиональное ребро жесткости изгибается путем

совмещения с меридиональным изгибом (mx) в цилиндре вокруг оси у ребра жесткости.

Условные обозначения осей изогнутых окружных конструктивных

элементов (см. рисунок 5.3, a), закрепленных на стенке оболочки:

θ — окружная ось координат (изогнутая);

r — радиальная ось (ось изгиба в вертикальной плоскости);

z — вертикальная ось (ось окружного изгиба).

П р и м е ч а н и е — Кольцевое ребро жесткости должно быть изогнуто вокруг

своей вертикальной оси z, если происходит изгиб совместно с окружным изгибом цилиндра

(mθ). Кольцевое ребро жесткости подвержено изгибающим моментам вокруг своей

радиальной оси r, если выступает в качестве кольцевой балки, или если находится под

воздействием радиальных сил во внецентровой точке центра тяжести кольца.

В.3 Условные обозначения усилий и напряжений для

цилиндрических силосов

Условные обозначения подстрочных индексов, указывающих на

мембранные силы: подстрочный индекс выводится из направления, в котором

эта сила вызывает нормальное напряжение:

Мембранные усилия:

nx – меридиональное мембранное усилие;

n – кольцевое мембранное усилие в оболочках;

nxy или nx – мембранное усилие сдвига.

Мембранные напряжения:

σmx — меридиональное мембранное напряжение;

σmθ — кольцевое мембранное напряжение в оболочках;

τmxy или τmxθ — мембранное напряжение сдвига.

Условные обозначения, применяемые в подстрочных индексах,

указывающих на моменты: подстрочный индекс выводится из направления, в

котором этот момент вызывает нормальное напряжение.

Изгибающие моменты:

mx – меридиональный изгибающий момент на единицу ширины;

m – кольцевой изгибающий момент на единицу ширины в оболочках;

mxy или mx – крутящий момент сдвига на единицу ширины.

Напряжения изгиба:

σbx — меридиональное напряжение изгиба;

σb — кольцевое напряжение изгиба в оболочках;

τbxy или τbx — крутящее напряжение сдвига.

Напряжения внутренних и наружных поверхностей:

σsix, σsox — меридиональное внутреннее, наружное поверхностное напряжение

в оболочках;

σsiθ, σsoθ — кольцевое внутреннее, наружное поверхностное напряжение в

оболочках;

τsixθ, τsoxθ — внутреннее, наружное поверхностное напряжение на сдвиг в

оболочках;

а) б)

Рисунок В.4 - Усилия в стенках силоса (в оболочке): a — мембранные усилия;

б — изгибающие моменты

Приложение Г

Виды расчѐтов

Г.1 Расчет по безмоментной (мембранной) теории: Расчет, который

надлежит выполнять только при соблюдении следующих условий:

- граничные условия обеспечивают передачу усилий от оболочки на

опоры, не вызывая значительных изгибающих моментов;

- геометрическая форма оболочки имеет плавную (без разрывов) форму;

- нагрузки равномерно распределены по поверхности оболочки (без

сосредоточения нагрузок на малых участках или в точке).

П р и м е ч а н и е – Расчет по безмоментной теории не должен обязательно

удовлетворять условиям совместности деформаций на границах, или между отдельными

сегментами оболочки различной формы, или между сегментами оболочки различным

образом нагруженных.

Г.2 Линейно-упругий расчет оболочки (LA): Расчет, анализирующий

поведение тонкостенной оболочки в линейно-упругой постановке по теории

малых деформаций при идеализированной начальной геометрии срединной

поверхности.

Г.3 Анализ собственных форм потери устойчивости (LBA): Расчет

возможных форм потери устойчивости оболочки на основе анализа

собственных значений в линейно-упругой постановке по теории малых

деформаций при идеализированной начальной геометрии срединной

поверхности оболочки.

П р и м е ч а н и е – Следует отметить, что в данном случае речь не идет о формах

собственных колебаний оболочки.

Г.4 Расчет с учетом геометрической нелинейности (GNA): Расчет,

основанный на теории больших деформаций оболочки, с идеальной

геометрией в линейно-упругой постановке, которая в процессе расчета

учитывает изменение геометрии оболочки от внешних воздействий. На

каждом шаге увеличения нагрузки выполняется проверка на собственные

значения.

Г.5 Расчет с учетом физической нелинейности материала (MNA):

Расчет, основанный на теории малых деформаций оболочки, с идеальной

геометрией, как в пункте 3.1.23, но с применением нелинейного

упругопластического материала.

Г.6 Расчет с учетом геометрической и физической нелинейности

(GMNA): Расчет, основанный на теории больших деформаций оболочки с

идеальной геометрией с применением нелинейного упругопластического

материала. На каждом шаге увеличения нагрузки выполняется проверка на

собственные значения.

Г.7 Геометрически нелинейный упругий расчет с учетом

несовершенств (GNIA): Расчет c учетом геометрических несовершенств,

подобный расчету GNA по п. 3.1.25, но с использованием геометрической

модели оболочки, не имеющей идеальную форму (т. е. геометрия срединной

поверхности оболочки имеет случайные отклонения от идеальной формы).

П р и м е ч а н и е – Несовершенства также могут касаться отклонений в граничных

условиях и/или остаточные напряжения в оболочке. На каждом шаге увеличения нагрузки

выполняется проверка на собственные значения.

Г.8 Геометрически и физически нелинейный расчет с учетом

несовершенств (GMNIA): Расчет c учетом геометрических несовершенств с

использованием модели оболочки, не имеющей идеальную форму (т. е.

геометрия срединной поверхности оболочки имеет случайные отклонения от

идеальной формы).

П р и м е ч а н и е – Расчет выполняется по правилам нелинейной теории больших

деформаций, которая учитывает любые изменения геометрии оболочки от внешних

воздействий, а также нелинейное упругопластическое поведение материала под нагрузкой.

Несовершенства также могут включать отклонения в граничных условиях и остаточные

напряжения. На каждом шаге увеличения нагрузки выполняется проверка на собственные

значения.

Приложение Д

Методы расчета

Д.1 Общие положения

Расчет оболочки силоса должен проводиться в соответствии с

требованиями СП 16.13330.

К силосу определенного класса ответственности всегда можно применить

расчет более высокого класса.

1) Класс ответственности 3

В силосах класса ответственности 3 внутренние силы и моменты должны

определяться посредством достоверного числовой расчета. Для исключения

пластического разрушения под воздействием главных напряжений

необходимо учитывать пределы текучести.

2) Класс ответственности 2

а) К силосам класса ответственности 2 в условиях осесимметричных

воздействий и осесимметричной опоры может применяться один из двух

альтернативных методов расчета:

I. Мембранная теория расчета оболочек может применяться для

определения главных напряжений. Теория упругого изгиба может

применяться для определения всех локальных изгибающих воздействий.

II. Может применяться соответствующий числовой расчет (т. е. расчет

оболочки методом конечных элементов.

б) Если расчетная нагрузка от хранимых твердых материалов не может

рассматриваться как осесимметричная, должен быть применен

соответствующий числовой расчет.

в) Если нагрузка по окружности оболочки изменяется плавно, вызывая

только общий изгиб (т. е. в виде первой гармоники), для определения главных

напряжений можно применить мембранную теорию расчета оболочек.

г) Для расчета воздействий от ветровой нагрузки, и/или осадки

фундамента и/или плавных изменений нагрузки на отдельные участки можно

применить полумембранную или мембранную теорию расчета оболочек.

д) Там где для определения главных напряжений в оболочке

применяется мембранная теория:

е) Обособленные кольца, прикрепленные к изотропной цилиндрической

оболочке силоса под воздействием внутреннего давления, могут считаться

имеющими полезную площадь, которая включает длину оболочки выше и

ниже кольца на 0,78 , за исключением случая, когда кольцо находится на

переходном соединении.

ж) Воздействие локальных изгибающих напряжений в местах, где

нарушена непрерывность поверхности оболочки или опорных стоек, должно

оцениваться отдельно.

з) Если изотропная стенка оболочки укреплена обособленными

вертикальными ребрами жесткости, напряжение в ребрах жесткости и стенки

оболочки можно рассчитать, рассматривая напряжение в ребрах жесткости

как размазанное по стенке оболочки при условии, что расстояние между

ребрами жесткости составляет не более nvs . Рекомендуется значение nvs = 5.

и) Если применяются размазанные ребра жесткости, напряжение в ребре

жесткости должно определяться с учетом надлежащего допуска на

совместность работы ребра жесткости со стенкой, включая воздействие

мембранного напряжения стенки в ортогональном направлении.

к) Если кольцевая балка (кольцо жесткости) смонтирована выше

обособленных опорных стоек, для определения главных напряжений можно

применить мембранную теорию; при этом необходимо соблюдать требования,

касающиеся оценки дополнительных неосесимметричных главных

напряжений.

л) Если кольцевая балка (кольцо жесткости) смонтирована выше

обособленных опорных стоек, должна учитываться совместность деформаций

между кольцевой балкой и смежными сегментами оболочки; см. рисунок 4.1.

Особое внимание следует обратить на совместность осевых деформаций, так

как сложные напряжения глубоко проникают в оболочку. Если используется

такая кольцевая балка, необходимо учесть эксцентриситет центра тяжести

кольцевой балки и цента сдвига относительно стенки оболочки и центровой

линии опорной стойки; см. п.п. 8.1.4 и 8.2.3.

а)

б)

Рисунок Д.1 - Совместность осевых деформаций кольцевой балки и оболочки:

а — традиционная модель проекта силосов на опорных стойках;

б — условие деформации цилиндра, вызванное совместностью с деформацией балки

м) Если на силос действуют какая-либо асимметричная нагрузка от

сыпучих твердых материалов (точечная нагрузка, нецентрированная

разгрузка, асимметричномое заполнение и т. п.), расчет модели конструкции

должен охватить передачу мембранного сдвига в стенке силоса и между

стеной и кольцами.

П р и м е ч а н и е — Передача сдвига между частями стенки и кольцами имеет

особое значение в конструкциях, где используются болты и другие обособленные

соединительные средства (например, между стенкой и хоппером, между отдельными

поясами цилиндра).

н) Если для перераспределения нагрузки в стенке силоса на

обособленные опоры используется кольцевая балка и если для соединения

элементов конструкции используются болты или другие обособленные

соединительные средства, необходимо определить передачу сдвига между

частями

кольца вследствие изгиба оболочки и кольцевой балки.

о) За исключением случаев, когда применяется обычный расчет и

имеется явное свидетельство того, что во время разгрузки твердый материал

не движется относительно стенки, жесткость сыпучего твердого материала

для помощи в сопротивлении деформациям стенки или повышении

устойчивости конструкции не должна учитываться.

Класс ответственности 1

К силосам класса ответственности 1 может применяться мембранная

теория для определения главных напряжений с коэффициентами и

упрощенными выражениями, описывающими локальные изгибающие силы и

асимметричные воздействия.

Д.2 Геометрические несовершенства

Геометрические несовершенства оболочки должны удовлетворять

геометрическим допускам.

Если размеры геометрических несовершенств не отвечают

геометрическим допускам (на отклонение от окружности, на случайный

эксцентриситет и на вмятины) то рассмотрение и принятие решения по

любым корректирующим мерам, таким как рихтовка, производится для

каждого конкретного случая индивидуально.

П р и м е ч а н и е — Перед принятием решения в пользу рихтовки для уменьшения

количества геометрических несовершенств, следует иметь в виду, что это может вызвать

дополнительные остаточные напряжения. Следует также учитывать то, в какой степени при

проектировании используется критическое напряжение при потере устойчивости.

14.3.1.1. В силосах классов ответственности 2 и 3 геометрические

несовершенства должны измеряться в ходе строительства, чтобы обеспечить

достижение предполагаемого уровня допусков на изготовление.

Геометрические несовершенства оболочки не должны подробно

включаться в определение внутренних сил и моментов.

Д.3 Эквивалентные ортотропные свойства обшивки из

гофрированного листа

Если частью конструкции силоса является обшивка из гофрированного

листа, можно провести ее расчет, рассматривая обшивку в качестве

эквивалентной однородной ортотропной стенки.

При расчете напряжений и изгибов можно исследовать указанные ниже

свойства конструкции при условии, что профиль гофра имеет волнистый или

трапециевидный профиль. Если применяются другие профили гофра, следует

учитывать соответствующие свойства профиля.

Рисунок Д.2 - Профиль гофра и геометрические параметры

Свойства гофрированной листовой обшивки должны определяться в

рамках системы координат х, y, в которой ось y расположена параллельно

складкам гофра (прямым линиям на поверхности), а ось х расположена

перпендикулярно складкам гофра (гребням и впадинам).

Независимо от действительной конфигурации, гофр должен определяться

нижеследующими параметрами (см. рисунок 8.2): d — расстояние от гребня

до гребня; l — длина волны гофра; Rυ — локальный радиус кривизны гребня

или впадины.

Все свойства могут рассматриваться как одномерные; они не дают

изменения эффектов Пуассона в разных направлениях.

Эквивалентные мембранные свойства (жесткость при растяжении)

выражаются так:

, (Д.1)

, (Д.2)

, (Д.3)

где: tx — эквивалентная величина размазанных мембранных сил,

перпендикулярных гофрам;

ty — эквивалентная величина размазанных мембранных сил,

параллельных гофру;

txy — эквивалентная величина размазанных мембранных поперечных

сил.

Эквивалентные изгибные свойства определяются изгибной жесткостью в

моментах, вызывающих изгибание в данном направлении и выражаются так:

(Д.4)

(Д.5)

(Д.6)

где: Ix — эквивалентный момент инерции площади сечения на единицу

ширины для размазанного изгибания перпендикулярно гофру;

Iy — эквивалентный момент инерции площади сечения на единицу

ширины для размазанного изгибания параллельно гофру;

Ixy — эквивалентный момент инерции площади сечения на единицу

ширины для скручивания.

П р и м е ч а н и е — Условное обозначение изгибающих моментов касается

направления, в котором формируется кривизна листа, т. е. по существу оно

противоположно обозначению, принятому для балок. Изгибание параллельно гофрам

сопряжено с изгибной жесткостью гофрированного профиля и является главной причиной

для применения гофрированных конструкций.

В цилиндрических силосах, где гофр расположен по окружности,

направления x и у в приведенных выше выражениях должны быть приняты как

меридиональное υ и окружное θ направления, соответственно; см. рисунок

5.1(a).

Если гофр имеет меридиональное направление, направления x и у в

приведенных выше выражениях должны рассматриваться как окружное θ и

меридиональное υ направления, соответственно.

Сопротивления сдвигу должны рассматриваться как независимые от

ориентации гофра.

Значение G может быть принято за E/{2(1 + ν)} = 80 800 (MPa).

Приложение Е

Моделирование оболочки силоса для расчѐта

Е.1 Геометрия

Е.1.1 Оболочка должна быть представлена своей срединной

поверхностью.

Е.1.2 В качестве радиуса кривизны следует принять номинальный

(назначенный) радиус кривизны. Начальными несовершенствами следует

пренебречь, за исключением случаев предельного состояния по устойчивости.

Е.1.3 Оболочку не следует разделять на отдельные сегменты, за

исключением случаев, когда принятые граничные условия для каждого

сегмента идут в запас несущей способности.

Е.1.4 Опорное кольцо, предназначенное для передачи местных усилий в

оболочке на опоры, не следует отделять от оболочки, при оценке предельного

состояния по LS3.

Е.1.5 Эксцентриситеты и разрывы в срединной поверхности оболочки

следует отразить в расчетной модели, если они вызывают значительные

изгибающие моменты от мембранных усилий на соответствующих

эксцентриситетах.

Е.1.6 При моделировании следует учитывать все эксцентриситеты,

образующиеся между срединными поверхностями сегментов оболочки в

сопряжениях между ними.

Е.1.7 Кольца жесткости следует рассматривать в качестве отдельных

элементов конструкции оболочки, за исключением случаев, когда расстояние

между кольцами менее .

Е.1.8 Оболочку со стрингерами (вертикальными ребрами жесткости)

можно рассматривать как ортотропную сплошную оболочку при условии, что

расстояние между стрингерами не превышает .

Е.1.9 Оболочку с гофрированной поверхностью (вертикальные или

горизонтальные гофры), можно рассматривать как ортотропную сплошную

оболочку при условии, что расстояние между гофрами менее .

Е.1.10 Отверстие в оболочке можно при моделировании не учитывать

при условии, что его наибольший размер составляет менее .

Е.1.11 Общую устойчивость всей конструкции следует проверять по

СП 16.13330.

Е.2 Граничные условия

Е.2.1 При оценке предельных состояний следует использовать

соответствующие граничные условия, представленные в таблице Е.1. Для

определения граничных условий при проверке устойчивости, следует

обратиться к разделу 12.3.

Таблица Е.1 — Граничные условия для оболочек

Код

гранич-

ных

условий

Краткое

наимено-

вание

Описание

Нормаль

ное сме-

щение s

Меридиональные

смещения

Меридиональное

вращение

ВС1r Защем-

ление

радиальная связь

меридиональная связь

вращательная связь

BC1f радиальная связь

меридиональная связь

свободное вращение

ВС2r радиальная связь

меридиональная свобода

вращательная связь

BC2f Шарнир радиальная связь

меридиональная свобода

свободное вращение

ВС3 Свобод-

ный край

радиальная свобода

меридиональная свобода

свободное вращение

П р и м е ч а н и е — Окружное смещение v тесно связано со смещением w, нормальном к

поверхности, поэтому для этих двух параметров граничные условия раздельно не указываются, а значения,

указанные в столбце 4 следует также принимать и для смещения v.

Е.2.2 Закрепления на границах оболочки от поворота можно не

учитывать при моделировании для предельного состояния LS1, но для

предельных состояний LS2 и LS4 необходимо их предусмотреть. Для

коротких оболочек (см. Приложение D ЕН 1993-1-6) при проверке по

предельному состоянию LS3 закрепления на границах оболочки от поворота

следует предусмотреть.

Е.2.3 Граничные условия на опорах следует проверить с целью, чтобы

они не вызывали чрезмерной неравномерности опорных давлений при

наличии эксцентриситетов относительно срединной поверхности оболочки.