Страница 11: ДСТУ-Н Б EN 1993-4-1:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 4-1. Силоси (60349)

Рисунок

5.3 -

Загальна схема розташування вертикальних ребер

жорсткості на оболонках з горизонтальними гофрами

Figure

5.3 -

_{Common arrangements for vertical stiffeners on horizontally}

_{corrugated shells}

5.3.4.2 Граничний стан пластичності

5.3.4.2 Plastic limit state

(1) Кріпильні болти міжпанельних з'єднань повинні задовольняти вимоги
EN 1993-1-8.

(1) Bolts for fastenings between panels should satisfy the requirements of EN 1993-1-8.

(2) Деталь з'єднання між панелями повинна відповідати положенням
EN 1993-1-3 для з’єднань, що знаходяться в станах розтягу або стиску.

(2) The joint detail between panels should comply with the provisions of EN 1993-1-3 for connections in tension or compression.

(3) Інтервал між кріпильними елементами по периметру кола не повинен перевищувати 3° кола.

(3) The spacing between fasteners around the circumference should not exceed 3° of the circumference.

Примітка. Деталь типового болтового з'єднання панелі показана на рисунку 5.4.

NOTE: A typical bolt arrangement detail for a panel is shown in figure 5.4.

Рисунок

5.4 -

Типове болтове з'єднання гофрованої панелі бункера

Figure

5.4 -

_{Typical bolt arrangement for a panel of a corrugated silo}

(4) Якщо стінка має наскрізні отвори для люків, дверей, шнеків транспортера і інших пристроїв, в цих місцях повинен застосовуватися гофрований лист більшої товщини, щоб гарантувати, що коефіцієнти концентрації місцевого напруження, що асоціюються з невідповідністю жорсткості, не призведуть до локального розриву.

(4) Where penetrations are made in the wall for hatches, doors, augers or other items, a thicker corrugated sheet should be used locally to ensure that the local stress raisers associated with mismatches of stiffness do not lead to local rupture.

5.3.4.3 Повздовжній згин під впливом осьового стиску

5.3.4.3 Buckling under axial compression

5.3.4.3.1 Загальні положення

5.3.4.3.1 General

(1) Розрахунковий опір при осьовому стиску повинен визначатися в усіх точках оболонки за допомогою встановлених допусків на якість виготовлення будівельних конструкцій, сили супутнього гарантованого внутрішнього тиску і однорідності стискуючого напруження в кільцевому напрямі. Проект повинен враховувати кожну точку на стінці оболонки.

(1) Under axial compression, the design resistance should be determined at every point in the shell using the prescribed fabrication tolerance quality of construction, the intensity of the guaranteed co-existent internal pressure and the circumferential uniformity of the compressive stress. The design should consider every point on the shell wall.

(2) Якщо стінку з горизонтальним гофром зміцнити вертикальними ребрами жорсткості, розрахунок повздовжнього вигину стінки повинен виконуватися згідно з одним з двох альтернативних методів:

(2) If the horizontally corrugated wall is stiffened with vertical stiffeners, the buckling design of the wall should be carried out using one of two alternative methods:

a) розрахунок повздовжнього вигину еквівалентної ортотропної оболонки (згідно 5.3.4.3.3), якщо відстань між ребрами жорсткості по горизонталі задовольняє вимогам 5.3.4.3.3 (2);

a) buckling of the equivalent orthotropic shell (following 5.3.4.3.3) if the horizontal distance between stiffeners satisfies 5.3.4.3.3 (2);

b) розрахунок повздовжнього вигину окремих ребер жорсткості (перед-бачається, що гофрована стінка не несе осьове навантаження, але забезпечує опір ребрам жорсткості) і дотримання вимог 5.3.4.3.4, якщо відстань між ребрами жорсткості по горизонталі не задовольняє вимогам 5.3.4.3.3(2).

b) buckling of the individual stiffeners (corrugated wall assumed to carry no axial force, but providing restraint to the stiffeners) and following 5.3.4.3.4 if the horizontal distance between stiffeners does not satisfy 5.3.4.3.3(2).

5.3.4.3.2 Стінка без ребер жорст-кості

5.3.4.3.2 Unstiffened wall

(1) Якщо гофрована оболонка не має вертикальних ребер жорсткості, характеристичне значення локального опору пластичному повздовжньому виги-ну повинне визначатися як найбільше з:

(1) If the corrugated shell has no vertical stiffeners, the characteristic value of local plastic buckling resistance should be determined as the greater of:

(5.60)

(5.61)

де:

товщина листа;

where:

is the sheet thickness;

відстань між гребенем і западиною;

is the crest to trough amplitude;

локальна кривизна гофра (див. рисунок 4.2);

is the local curvature of the corrugation (see figure 4.2);

радіус циліндра.

is the cylinder radius.

Локальний опір пластичному повздовж-ньому вигину повинен сприйматися як незалежний від величини внутрішнього тиску .

Thelocal plastic buckling resistance should be taken as independent of the value of internal pressure .

Примітка. Локальний опір пластичному повздовжньому вигину – це опір руйнуванню гофра або "скочуванню" гофра.

NOTE:The local plastic buckling resistance is the resistance to corrugation collapse or “roll-down”.

(2) Розрахункове значення локального опору пластичному повздовжньому вигину повинне визначатися як:

(2) The design value of the local plastic buckling resistance should be determined as:

(5.62)

де:

коефіцієнт зменшення дефектності при пластичному повздовжньому вигині;

where:

is the elastic buckling imperfection reduction factor;

частковий коефіцієнт, приведений в 2.9.2.

is the partial factor given in 2.9.2.

Примітка. Значення може бути задане в Національному додатку. Рекомендується значення .

NOTE: The National Annex may choose the value of . The value is recommended.

(3) В усіх точках конструкції результуючі розрахункового напруження повинні задовольняти наступну умову:

(3) At every point in the structure the design stress resultants should satisfy the condition:

(5.63)

5.3.4.3.3 Стінка з ребрами жорст-кості в якості ортотропної оболонки

5.3.4.3.3 Stiffened wall treated as an orthotropic shell

(1) Якщо стінка розглядається в якості ортотропної оболонки (метод (a) в 5.3.4.3.1), значення жорсткості листової обшивки у різних напрямах необхідно задати згідно з 4.4. Результуючі значення розподіленої жорсткості повинні сприйматися як рівномірно розподілені.

Еквівалентна серединна поверхня оболонки повинна пролягати уздовж центральної осі, від якої вимірюється амплітуда (див. рисунок 4.2).

(1) If the wall is treated as an orthotropic shell (method (a) in 5.3.4.3.1), the stiffnesses of the sheeting in different directions should be taken from 4.4. The resulting smeared stiffnesses should be taken to be uniformly distributed. The equivalent shell middle surface should be taken as the central axis from which the amplitude is measured (see Fig. 4.2).

(2) Відстань між ребрами жорсткості по горизонталі повинна складати не більше , представлене наступним виразом:

(2) The horizontal distance between stiffeners should not be more than given by:

(5.64)

де:

згинна жорсткість на одиницю ширини найтонших листів обшивки, паралельних гофрам;

where:

is the flexural rigidity per unit width of the thinnest sheeting parallel to the

corrugations;

жорсткість розтягу на одиницю ширини найтонших листів обшивки, паралельних гофру;

is the stretching stiffness per unit width of the thinnest sheeting parallel to the corrugations;

радіус циліндра.

is the cylinder radius.

Примітка. Значення може бути задане в Національному додатку. Рекомендується значення .

NOTE: The National Annex may choose the value of . The value is recommended.

(3) Результуюча критичного напру-ження при повздовжньому вигині на одиницю довжини кола ортотропної оболонки (метод (a) в 5.3.4.3.1) повинна оцінюватися на кожному відповідному рівні бункера шляхом мінімізації нижченаведеного виразу відносно граничного периферичного хвилевого числа і висоти зони повздовжнього вигину :

(3) The critical buckling stress resultant per unit circumference of the orthotropic shell (method (a) in 5.3.4.3.1) should be evaluated at each appropriate level in the silo by minimising the following expression with respect to the critical circumferential wave number and the buckling height :

(5.65)

при (with): (5.66)

(5.67)

(5.68)

разом з (with):

де:

половина довжини хвилі потенційного повздовжнього вигину у вертикальному напрямі;

where:

is the half wavelength of the potential buckle in the vertical direction;

площа поперечного перерізу повздовжнього ребра жорсткості;

is the cross-sectional area of a stringer stiffener;

момент інерції повздовжнього ребра жорсткості відносно осі кола (згин в вертикальному напрямі);

is the second moment of area of a stringer stiffener about the circumferential axis

(vertical bending);

відстань між повздовжніми ребрами жорсткості;

is the separation between stringer stiffeners;

стала кручення повздовжнього ребра жорсткості;

is the uniform torsion constant of a stringer stiffener;

зовнішній ексцентриситет відносно серединної поверхні оболонки з повздовжнім ребром жорсткості;

is the outward eccentricity from the shell middle surface of a stringer stiffener;

площа поперечного перерізу кільцевого ребра жорсткості;

is the cross-sectional area of a ring stiffener;

момент інерції кільцевого ребра жорсткості відносно вертикальної осі (згин у кільцевому напрямі);

is the second moment of area of a ring stiffener about the vertical axis (circumferential bending);

відстань між кільцевими ребрами жорсткості;

is the separation between ring stiffeners;

стала кручення кільцевого ребра жорсткості;

is the uniform torsion constant of a ring stiffener;

зовнішній ексцентриситет відносно серединної поверхні оболонки з кільцевим ребром жорсткості;

is the outward eccentricity from the shell middle surface of a ring stiffener;

жорсткість на розтяг обшивки в осьовому напрямі (див. 4.4 (5) і (7));

is the sheeting stretching stiffness in the axial direction (see 4.4 (5) and (7));

жорсткість на розтяг обшивки в кільцевому напрямі (див. 4.4 (5) і (7));

is the sheeting stretching stiffness in the circumferential direction (see 4.4 (5) and (7));

жорсткість на розтяг обшивки при мембранному зсуві (див. 4.4 (5) і (7));

is the sheeting stretching stiffness in membrane shear (see 4.4 (5) and (7));

згинна жорсткість обшивки в осьовому напрямі (див. 4.4 (6) і (7));

is the sheeting flexural rigidity in the axial direction (see 4.4 (6) and (7));

жорсткість вигину обшивки в кільцевому напрямі (див. 4.4 (6) і (7));

is the sheeting flexural rigidity in the circumferential direction (see 4.4 (6) and (7));

жорсткість вигину на кручення обшивки при скручуванні (див. 4.4 (6) і (7));

is the sheeting twisting flexural rigidity in twisting (see 4.4 (6) and (7));

- радіус бункера.

is the radius of the silo.

Примітка 1. Приведені вище властивості ребер жорсткості (,, і т. д.) стосуються тільки деталей ребра жорсткості: до ефективного перерізу нетто, включаючи елементи стінки оболонки, не повинні застосовуватися ніякі допуски і припуски.

NOTE 1: The above properties for the stiffeners (, , etc.) relate to the stiffener section alone: no allowance can be made for an “effective” section including parts of the shell wall.

Примітка 2: За нижню межу повздовжнього вигину може бути прийнята точка, в якій змінюється товщина обшивки або поперечний переріз ребра жорсткості: опір повздовжньому вигину при такій зміні необхідно контролювати незалежно.

NOTE 2: The lower boundary of the buckle can be taken at the point at which either the sheeting thickness changes or the stiffener cross-section changes: the buckling resistance at each such change needs to be checked independently.

(5) Розрахунковий опір повздовж-ньому вигину ортотропної оболонки (метод (a) в 5.3.4.3.1) повинен визначатися як найменше з:

(5) The design buckling resistance for the orthotropic shell (method (a) in 5.3.4.3.1) should be determined as the lesser of:

(5.69)

та (and) (5.70)

де:

коефіцієнт зменшення пластичної деформації при повздовжньому вигині;

where:

is the elastic buckling imperfection reduction factor;

частковий коефіцієнт, приведений в 2.9.2.

is the partial factor given in 2.9.2.

Примітка. Значення може бути задане в Національному додатку. Рекомендується значення .

NOTE: The National Annex may choose the value of . The value is recommended.

(6) В усіх точках конструкції результуючі розрахункового напруження повинні задовольняти наступній умові:

(6) At every point in the structure the design stress resultants should satisfy the condition:

(5.71)

5.3.4.3.4 Посилена стінка в якості несучої осьового стиску тільки в ребрах жорсткості

5.3.4.3.4 Stiffened wall treated as carrying axial compression only in the stiffeners

(1) Якщо, імовірно, гофрована обшивка не несе осьове навантаження (метод (б) в 5.3.4.3.1), передбачається, що оболонка може витримати усі деформації при повздовжньому вигині ребра жорсткості в площині стінки. При цьому опір вигину повинен розраховуватися з допомогою одного з двох альтернативних методів, приведених нижче:

(1) If the corrugated sheeting is assumed to carry no axial force (method (b) in 5.3.4.3.1), the sheeting may be assumed to restrain all buckling displacements of the stiffener in the plane of the wall, and the resistance to buckling should be calculated using one of the two following alternative methods:

а) ігнорування підтримувальної дії оболонки при визначенні опору деформації в напрямі перпендикулярному відносно стінки;

a) ignoring the supporting action of the sheeting in resisting buckling displacements normal to the wall;

b) введення поправки на жорсткість оболонки при визначенні опору дефор-мації в напрямку перпендикулярному стінці.

b) allowing for the stiffness of the sheeting in resisting buckling displacements normal to the wall.

(2) При застосуванні методу (a), згаданого в (1), опір окремого ребра жорсткості може бути прийнято за опір концентричному стиску ребра жорсткості. Розрахунковий опір повздовжньому вигину виводиться з наступного виразу:

(2) Using method (a) in (1), the resistance of an individual stiffener may be taken as the resistance to concentric compression on the stiffener. The design buckling resistance should be obtained from:

(5.72)

де:

корисна площа поперечного перерізу ребра жорсткості.

where:

is the effective cross-sectional area of the stiffener.

Знижуючий коефіцієнт міститься в стандарті EN 1993-1-1 для втрати стійкості через вигін в напрямі перпендикулярному стінці (відносно кільцевої осі) за допомогою кривої деформації повздовжнього вигину c безвідносно до прийнятого перерізу (коефіцієнту дефектності ). Корисна довжина стійки, яка використовується для визначення знижуючого коефіцієнта , має бути прийнята за відстань між сусідніми кільцевими ребрами жорсткості.

The reduction factor should be obtained from EN 1993-1-1 for flexural bucking normal to the wall (about the circumferential axis) using buckling curve c irrespective of the section adopted (imperfection factor ). The effective length of column used in determining the reduction factor should be taken as the distance between adjacent ring stiffeners.

(3) Якщо взяти до уваги пружній стан, який забезпечує стінка, протидіючи повздовжньому вигину ребра жорсткості, мають бути виконані дві наступні умови:

(3) If the elastic restraint provided by the wall against buckling of the stiffener is taken into account, both of the following conditions should be met:

a) довжина тієї частини стінки, яка забезпечує пружній стан, має дорівнювати відстані між сусідніми ребрами жорсткості (див. рисунок 5.5) з двома вільно опертими краями;

a) The section of wall deemed to provide restraint should be the length of wall as far as the adjacent stiffeners (see figure 5.5), with simply supported conditions at the two ends.

b) вірогідна щільність сипучого матеріалу, що зберігається, не повинна враховуватися.

b) No account should be taken of the possible stiffness of the stored bulk solid.

(4) Якщо не проводити точніші розрахунки, критичний опір повздовж-ньому вигину повинен обчислю-ватися, виходячи з припущення, що усі рівні поперечного перерізу витримують рівномірне зусилля стиску, визначається як найменше з двох виразів :

(4) Unless more precise calculations are made, the critical buckling resistance should be calculated assuming uniform compression on the cross-section at any level, as the lesser of the two expressions:

(5.73)

(5.74)

де:

згинна жорсткість ребра жорсткості при вигині поза площиною стінки (Нмм²);

where:

is the flexural rigidity of the stiffener for bending out of the plane of the wall (Nmm²);

згинна жорсткість листової обшивки (Н/мм на мм висоти стінки) в прольоті між вертикальними ребрами жорсткості; див. рисунок 5.5;

is the flexural stiffness of the sheeting (N/mm per mm of wall height) spanning between vertical stiffeners, as indicated in figure 5.5;

корисна площа поперечного перерізу ребра жорсткості.

is the effective cross-sectional area of the stiffener.

(5) Згинна жорсткість листа стінки, оболонки повинна визначатися, виходячи з припущення, що краї листів в прольотах між сусідніми вертикальними ребрами жорсткості знаходяться у вільно опертому стані з обох боків; див.
рисунок 5.5. Значення можна визначити за допомогою виразу:

(5) The flexural stiffness of the wall plate should be determined assuming that the sheeting spans between adjacent vertical stiffeners on either side with simply supported boundary conditions, see figure 5.5. The value of may be estimated as:

(5.75)

де:

згинна жорсткість листової обшивки при вигині в кільцевому напрямі;

where:

is the flexural rigidity of the sheeting for circumferential bending;

відстань між вертикальними ребрами жорсткості.

is the separation of the vertical stiffeners.

Якщо гофри мають дугоподібну або синусоїдальну конфігурацію, значення можна використовувати з 4.4 (6). Якщо застосовуються гофри іншого перерізу, згинна жорсткість при вигині в кільцевому напрямі повинна визначатися на підставі первинних принципів.

If the corrugation is an arc-and-tangent or sinusoidal profile, the value of may be taken from 4.4 (6). If other corrugation sections are adopted, the flexural rigidity for circumferential bending should be determined from first principles.

Примітка. Значення може бути задане в Національному додатку. Рекомендується значення .

NOTE: The National Annex may choose the value of .The value is recommended.

(6) В усіх точках ребра жорсткості розрахункові значення сил повинні задовольняти наступній умові:

(6) At every point in the stiffener, the design forces should satisfy the condition:

(5.76)