Страница 14: ДСТУ-Н Б EN 1993-4-1:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 4-1. Силоси (60349)

Рисунок

5.9 -

Типові схеми посилення отворів в стінках бункера

Figure

5.9 -

_{Typical stiffening arrangements for openings in silo walls}

5.6 Граничні експлуатаційні стани

5.6 Serviceability limit states

5.6.1 Основа

5.6.1 Basis

(1) Граничні експлуатаційні стани сталевих циліндричних бункерів з листовою обшивкою стінок слід сприймати як:

(1) The serviceability limit states for steel silo cylindrical plated walls should be taken as:

– деформації або відхилення, які несприятливо впливають на ефективне використання конструкції;

− deformations or deflections that adversely affect the effective use of the structure;

– деформації, відхилення, вібрації або коливання, які шкодять як несучим, елементам конструкції, так і не несучим.

− deformations, deflections, vibration or oscillation that causes damage to both structural and non-structural elements.

(2) Деформації, відхилення і вібрації мають бути обмежені, щоб задовольнити вказаним вище критеріям.

(2) Deformations, deflections and vibrations should be limited to meet the above criteria.

(3) Конкретні граничні значення, що відповідають визначеній області застосування, повинні бути погоджені між проектною організацією, замовником і наглядовим органом з урахуванням сфери застосування і природи твердих матеріалів, що зберігаються.

(3) Specific limiting values, appropriate to the intended use, should be agreed between the designer, the client and the relevant authority, taking account of the intended use and the nature of the solids to be stored.

5.6.2 Відхилення

5.6.2 Deflections

(1) Граничне значення загального відхилення по горизонталі має бути прийняте за:

(1) The limiting value for global horizontal deflection should be taken as:

(5.90)

де висота конструкції, яка вимі-рюється від фундаменту до даху.

where is the height of the structure measured from the foundation to the roof.

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

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

(2) Граничне значення локального відхилення за радіусом (відхилення поперечного перерізу від кола) під впливом вітру повинно бути прийняте за найменше з:

(2) The limiting value for local radial deflection (departure of cross-section from circular) under wind should be taken as the lesser of:

(5.91)

(5.92)

де локальна товщина найтоншої частини в стінці оболонки.

where is the local thickness of the thinnest part of the shell wall.

Примітка. Значення і можуть бути задані в Національному додатку. Рекомендуються значення і .

NOTE: The National Annex may choose the values of and . The values and are recommended.

6 Проектування конічних бункерів-хоперів

6 Design of conical hoppers

6.1 Основа

6.1 Basis

6.1.1 Загальні положення

6.1.1 General

(1) Конічні хопери повинні мати такі пропорції, щоб виконувалися основні вимоги до розрахунку крайніх граничних станів, що містяться у розділі 2.

(1) Conical hoppers should be so proportioned that the basic design requirements for ultimate limit states given in section 2 are satisfied.

(2) Оцінка безпеки конічної оболонки повинна проводитися відповідно до положень стандарту EN 1993-1-6.

(2) The safety assessment of the conical shell should be conducted using the provisions of EN 1993-1-6.

6.1.2 Проектування стінок хопера

6.1.2 Hopper wall design

(1) Конічні стінки хопера повинні перевірятися на:

(1) The conical wall of the hopper should be checked for:

− опір розриву під впливом внутрішнього тиску і тертя об стінки;

− resistance to rupture under internal pressure and wall friction;

− опір локальній текучості при вигині в перехідній зоні;

− resistance to local yielding in bending at the transition;

− опір втомному руйнуванню;

− resistance to fatigue failure;

− опір швів (з'єднань);

− resistance of joints (connections);

− опір втраті стійкості при поперечних навантаженнях, викликаних завантажувальними пристроями і оснащенням;

− resistance to buckling under transverse loads from feeders and attachments;

− локальні дії.

− local effects.

(2) Стінка оболонки повинна задовольняти положенням стандарту
EN 1993-1-6, за виключенням тих випадків, коли 6.3 – 6.5 забезпечують умови, які задовольняють положенням цього стандарту.

(2) The shell wall should satisfy the provisions of EN 1993-1-6, except where 6.3 to 6.5 provide conditions that are deemed to satisfy the provisions of that standard.

(3) Правила, що містяться в 6.3 – 6.5, можуть застосовуватися до хоперів з неповними кутами у діапазоні .

(3) The rules given in 6.3 to 6.5 may be used for hoppers with hopper half angles in the range .

(4) В хоперах класу наслідків 1 за граничними станами циклічної пластич-ності і втоми можна нехтувати за умови, що будуть виконані дві наступні умови:

(4) For hoppers in Consequence Class 1, the cyclic plasticity and fatigue limit states may be ignored, provided that both the following two conditions are met:

a) Розрахунок розриву в перехідній зоні виконаний з використанням вдосконаленого часткового коефіцієнта .

a) The design for the rupture at the transition junction should be carried out using an enhanced partial factor of .

b) Поблизу перехідної зони хопера не застосовуються локальні меридіальні ребра жорсткості або опори.

b) No local meridional stiffeners or supports are attached to the hopper wall near the transition junction.

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

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

6.2 Відмінності між формами оболонок бункера

6.2 Distinctions between hopper shell forms

(1) Стінка хопера, виготовлена з плоского сталевого катаного листа, називається ізотропною.

(1) A hopper wall constructed from flat rolled steel sheet should be termed 'isotropic'.

(2) Стінка хопера з ребрами жорсткості, прикріпленими зовні, називається зовнішнім посиленням.

(2) A hopper wall with stiffeners attached to the outside should be termed 'externally stiffened'

(3) Хопер з більш ніж одним розвантажувальним отвором називається багатоканальним.

(3) A hopper with more than one discharge orifice should be termed 'multiple outlet'

(4) Хопер, який є частиною бункера з відособленими опорними стійками або кронштейнами, повинен називатися окремо опертим, попри те, що відособлені опори не розташовані безпосередньо під хопером.

(4) A hopper which forms part of a silo supported on discrete column or bracket supports should be termed 'discretely supported', even though the discrete supports are not directly beneath the hopper.

6.3 Опір конічних бункерів-хоперів

6.3 Resistance of conical hoppers

6.3.1 Загальні положення

6.3.1 General

(1) Конічний хопер повинен задовольняти положенням стандарту
EN 1993-1-6. У якості альтернативи задовільні результати можуть бути отримані шляхом оцінки розрахункового опору відповідно до 6.3.

(1) The conical hopper should satisfy the provisions of EN 1993-1-6. Alternatively, these may be deemed to be satisfied using the assessments of the design resistance given in 6.3.

(2) Особливу увагу необхідно звернути на можливі критичні навантаження в різних частинах хопера в умовах баричного поля під впливом наповнення або розвантаження.

(2) Special attention should be paid to the possibility that different parts of the hopper can be critically loaded under the pressure patterns of either filling or discharge actions.

(3) Результуючі напруження хопера, що виникають в корпусі, як правило, можна визначити за допомогою мембранної теорії оболонок.

(3) The stress resultants arising in the body of the hopper may generally be found using the membrane theory of shells.

Примітка: Додаткова інформація, пов'язана з вірогідним виникненням баричних полів, і з результуючими напруженнями в корпусі хопера згідно мембранної теорії, представлена в
Додатку B.

NOTE: Additional information relating to the pressure patterns which may occur and the membrane theory stress resultants in the hopper body is given in Annex B.

Рисунок

6.1 -

Сегмент оболонки хопера

Figure

6.1 -

_{Hopper shell segment}

6.3.2 Ізотропні хопери без ребер жорсткості на зварних або болтових з'єднаннях

6.3.2 Isotropic unstiffened welded or bolted hoppers

6.3.2.1 Загальні положення

6.3.2.1 General

(1) Конічний хопер повинен розглядатися як конструкція оболонки, в якій враховується взаємозв'язок між меридіальною і периферичною дією при навантаженні на кріплення.

(1) A conical hopper should be treated as a shell structure, recognising the coupling of meridional and circumferential actions in supporting loads.

6.3.2.2 Механізм пластичності або розриви конструкцій хопера

6.3.2.2 Plastic mechanism or rupture in the hopper body

(1) Розрахунки з метою запобігання розриву повинні враховувати, що хопер може піддаватися дії різних баричних полів, і змінам цих полів в стінці. Оскільки початкова точка руйнування вершини конуса при розриві може легко поширюватися і, як правило, не є в'язким, кожна точка хопера має бути здатною протистояти найтяжчим розрахунковим умовам.

(1) The design against rupture should recognise that the hopper can be subject to different patterns and changing patterns of pressures on the wall. Because failure by rupture can easily propagate and is generally not ductile, every point in the hopper should be able to resist the most severe design condition.

(2) Зварні або болтові з'єднання, спрямовані вниз уздовж меридіальної лінії конічного хопера, повинні мати в кожній точці пропорції, які витримають позаграничні мембранні сили, що вини-кають в результаті розподілу тиску, як при наповнені, так і при розвантажені.

(2) Welded or bolted joints running down the meridian within the conical hopper should be proportioned at each point to sustain the worst membrane forces arising from either the filling or the discharge pressure distribution.

(3) Зварні або болтові з'єднання, спря-мовані вздовж кола хопера, повинні мати пропорції, здатні витримати максимальну загальну вагу твердих матеріалів, яка може бути прикладена нижче такого з'єднання.

(3) Welded or bolted joints running around the hopper circumference should be proportioned to sustain the maximum total weight of solids that can be applied below that point.

Примітка. Ця величина зазвичай визначається за допомогою розподілу тиску при наповненні; див. EN 1991-4.

NOTE: This is generally defined by the filling pressure distribution: see EN 1991-4.

6.3.2.3 Розриви в перехідній зоні

6.3.2.3 Rupture at the transition junction

(1) Круговий шов між хопером і перехідним з'єднанням (див. рисунок 6.2) має бути розрахований так, щоб витримати максимальне загальне меридіальне навантаження, яке повинен витримати хопер, щоб забезпечити опору з допуском на можливу і неминучу неоднорідність навантажень.

(1) The circumferential joint between the hopper and the transition junction, see Figure 6.2, should be designed to carry the maximum total meridional load that the hopper can be required to support, allowing for possible unavoidable non-uniformities.

а) у зварній конструкції;

b) у конструкції на болтах

a) in welded construction

b) in bolted construction

Рисунок

6.2 -

Перехідне з'єднання хопера: вірогідність розриву

Figure

6.2 -

_{Hopper transition joint: potential for rupture}

(2) Якщо розглядати тільки навантаження, викликані силою тяжіння і самоплинністю, твердих матеріалів, що зберігаються, меридіональну силу на одиницю кола , що виникає в результаті симетричного тиску, визначеного в стандарті EN 1991-4, яке має бути перенесене через перехідне з'єднання, слід розраховувати за допомогою загальної рівноваги. Тоді розрахункове значення локальної меридіальної сили на одиницю кола , що допускає можливу нерівномірність навантаження, буде отримано з виразу:

(2) Where the only loading under consideration is gravity and flow loading from the stored solid, the meridional force per unit circumference caused by the symmetrical pressures defined in EN 1991-4 that must be transmitted through the transition joint should be evaluated using global equilibrium. The design value of the local meridional force per unit circumference , allowing for the possible non-uniformity of the loading, should then be obtained as

(6.1)

де:

розрахункове значення меридіальної мембранної сили на одиницю кола у вершині хопера, отримане на підставі припущення, що навантаження на хопер абсолютно симетричні;

where:

is the design value of the meridional membrane force per unit circumference at the top of the hopper obtained assuming the hopper loads are entirely symmetrical;

коефіцієнт збільшення асиметричного напруження.

is the unsymmetrical stress augmentation factor.

Примітка. Вирази для містяться в Додатку B. Значення . може бути задане в Національному додатку. Рекомендується значення .

NOTE: Expressions for may be found in Annex B. The National Annex may choose the value of . The value is recommended.

(3) У бункерах класу наслідків 2 розрахунок вигину в області пружної деформації повинен виконуватися на прикладі хопера, на який впливають інші навантаження, витікаючі від відокрем-лених опор, завантажувальних пристроїв, прикріплених елементів, неоднорідних тисків на хопер тощо. Такий аналіз повинен визначити максимальне локальне значення меридіальної сили на одиницю кола, яке має бути передане через хопер перехідному з'єднанню.

(3) For silos in Consequence Class 2, an elastic bending analysis should be made of the hopper where other loads from discrete supports, feeders, attached members, non-uniform hopper pressures etc. are involved. This analysis should determine the maximum local value of the meridional force per unit circumference to be transmitted through the hopper to transition junction joint.

(4) Розрахунковий опір хопера в перехідному з'єднанні має бути прийнятий за:

(4) The design resistance of the hopper at the transition joint should be taken as:

(6.2)

де границя міцності на розрив.

where is the tensile strength.

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

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

6.3.2.4 Механізм пластичності при зміні товщини або в перехідному з'єднанні

6.3.2.4 Plastic mechanism at thickness changes or at the transition

(1) Опір хопера при врахуванні пластичності повинен оцінюватися в показниках локального значення результуючої меридіального мембранного напруження n_φ на верхній межі конуса або в точці зміни товщини листа.

(1) The plastic mechanism resistance of the hopper should be evaluated in terms of the local value of meridional membrane stress resultant n_φ at the upper edge of the cone or at a change of plate thickness.

(2) Розрахунковий опір визначається за виразом:

(2) The design resistance should be determined from:

(6.3)

де:

локальна товщина стінки;

where:

is the local wall thickness;

радіус у вищій точці механізму пластичності (у вершині хопера або у верхній точці зміни товщини листа);

is the radius at the top of the plastic mechanism (hopper top or change of plate thickness);

неповний кут хопера; див. рисунок 6.1;

is the hopper half angle, see figure 6.1;

коефіцієнт тертя стінки хопера.

is the wall friction coefficient for the hopper.

(3) В усіх критичних точках конструкції розрахункове напруження повинне задовольняти наступній умові:

(3) At each critical point in the structure, the design stresses should satisfy the condition:

(6.4)