Задание 1. Практическое занятие № 2

СД.01.01

ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕВАТОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Практическое занятие № 2

Определение давления сыпучего материала на стены склада. Расчет силосов на прочность. Определение расхода стали круглого силоса.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Специальность 260201 Технология хранения и переработки зерна

Уфа 2009

УДК 378.147.88: 663/664

ББК 74.58: 65.304.25

Л 12

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета пищевых технологий «___» _________ 2009 года

Составитель: к.т.н. С.А.Леонова

Рецензент: д.т.н., профессор Г.П. Юхин

Ответственный за выпуск: зав.кафедрой ТХППР, к.т.н., доцент С.А. Леонова

Общие положения

Давление зерна на стены и дно хранилища следует рассматривать раздельно в следующих случаях:

1. Емкость с небольшой глубиной засыпки (склады и бункера), когда площадь обрушения пересекает поверхность зерновой массы (рис.1);

2. Емкость со значительной глубиной засыпки (силоса), когда площадь обрушения не пересекает поверхность зерновой массы (рис.2).

Давление зерна на стены склада меняется в зависимости от высоты засыпки. Распределение нагрузки на стены склада принимают по треугольнику, центр тяжести которого расположен на 1/3 высоты засыпки.

Расчетная формула давления зерна (R_о) определяется положением линии плоскости обрушения АБ или АВ (рис.3). Для этого предварительно вычисляется tg ψ по формуле:

(1)

где φ – угол естественного откоса зерна.

Рис.3

Графически или аналитически определяется положение линии плоскости обрушения. Если линия обрушения пересекает горизонтальный участок зерновой массы, используют формулу:

(2)

где b рассчитывается по формуле:

(3)

В случае, когда плоскость обрушения не пересекает участок зерновой массы, расположенный под углом φ (углом естественного откоса), пользуются формулой:

R₀ = 0.5γ h²cos² φ, (4)

При расчете силосов на прочность пользуются уточненными формулами Янсена:

, (5)

где Р₀ – горизонтальное давление зерна, кг/м²;

γ – объемный вес зерна, кг/м³;

ρ – гидравлический радиус (приближенно определяется как , где D – диаметр силоса);

F- площадь поперечного сечения силоса;

y – расчетная глубина;

k – коэффициент бокового давления, рассчитывается по формуле:

(6)

f – коэффициент трения сыпучего материала о стену силоса (для бетона принимают равным 0, 4).

Для круглых силосов расчет арматуры ведут по зонам, согласно рис.4.

1, 2 и 4 зоны принимаются высотой, равной 1/6 высоты силоса. Арматура в этих зонах рассчитывается на чистое растяжение N' по формуле:

. (7)

где n – коэффициент перегрузки (принимают равным 1, 3);

m – коэффициент условий работы (принимают равным 1);

а – коэффициент, учитывающий местное повышение давления при выпуске зерна из силосов (выбирается по табл.1);

Р₀ – горизонтальное давление, рассчитанное по формуле (5);

D – диаметр силоса, м.

Таблица 1 Коэффициент повышения давления для силосов различного размера

Таблица 2 Коэффициент изменения локального давления при различных диаметрах и толщине стенки силоса (при высоте 30 м)

В 3 зоне арматура рассчитывается на растягивающее усилие N по формуле (8)и изгибающий момент М_изг по формуле (9):

, (8)

, (9)

где α ₁ и α ₂ – коэффициенты изменения локального давления сыпучего материала - выбирают по таблице 2.

В результате изгиба стены в 3 зоне в арматуре возникает дополнительное растягивающее усилие N'', т/м², которое определяется по формуле:

N''= , (10)

где b – толщина стены, см.

Тогда суммарное растягивающее усилие N будет равно:

N'= N +2N'' (11)

Считая, что суммарное растягивающее усилие N' воспринимается горизонтальными стержнями арматуры, определяют суммарную площадь стержней арматуры в см² на 1 м высоты стены силоса:

f_е = , (12)

где σ – допускаемое напряжение на растяжение; в расчетах принимать равным 2700 кг/см² для арматуры периодического профиля класса АП.

Для армирования стен силосов, как правило, должна применяться горячека­таная или холодносплющенная арма­тура периодического профиля в виде сварных сеток или отдельных стерж­ней. Диаметр горизонтальной арматуры должен быть не более 16 мм, а ее шаг следует выбирать от 7 до 20 см/м высоты стены силоса. При расположении арматуры в два ряда шаг арматуры удваивается.

Вертикальная арма­тура в виде отдельных стержней диаметром 10 мм устанавливается через.30—35 см в наружных стенах и через 40—50 см во внутренних

Выбрав диаметр стержня арматуры из таблицы 3, определяем его сечение по формуле 13.

Таблица 3 Типоразмеры горизонтальной арматуры для армирования стен силосов

(13)

Задаваясь сечением одного стержня f_ст, выбирают вертикальный шаг арматуры:

f_е = = (14)

где f_е – суммарная площадь поперечного сечения арматуры;

f_ст – площадь поперечного сечения одного стержня;

n_ст – количество стержней на 1 м высоты стены силоса;

t_в – вертикальный шаг арматуры (см/м).

. Тогда масса арматуры составит:

(15)

где L рассчитывается как π (D+b), где D – диаметр силоса, м; b- толщина стенки, м.

Задание 1

Рассчитать суммарную реакцию стенки склада при условии, что плоскость обрушения

а) пересекает горизонтальный участок зерновой массы

б) пересекает участок зерновой массы, расположенный под углом φ.

Таблица 4 Варианты заданий