Страница 15: ДСТУ-Н Б EN 1993-4-1:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 4-1. Силоси (60349)

Рисунок

6.3 -

Пластичне руйнування конічного хопера

Figure

6.3 -

_{Plastic collapse of conical hopper}

6.3.2.5 Локальний згин в зоні перехідного з'єднання

6.3.2.5 Local flexure at the transition

(1) Щоб уникнути циклічної пластичності і втомного руйнування проект хопера повинен мати стійкість до критичного локального вигину в його вершині, яке може виникнути в результаті дії чинників, що впливають як на сумісність зовнішніх впливів, так і на стан рівноваги.

(1) To avoid cyclic plasticity and fatigue failures, the hopper should be designed to resist the severe local flexure at the top of the hopper that arises from both compatibility and equilibrium effects.

(2) В проектах бункерів класу наслідків 1 цією вимогою можна нехтувати.

(2) This requirement may be ignored for silos of Consequence Class 1.

(3) За відсутності аналізу конструкції методом скінченних елементів, значення локального напруження при вигині у вершині хопера повинне оцінюватися з урахуванням наступної процедури.

(3) In the absence of a finite element analysis of the structure, the value of the local bending stress at the top of the hopper should be assessed using the following procedure.

(4) Ефективна радіальна сила і момент _, що впливають на перехідне кільце, повинні визначатися, виходячи з таких виразів:

(4) The effective radial force and moment acting on the transition ring should be determined from:

(6.5)

(6.6)

при with: (6.7)

(6.8)

(6.9)

(6.10)

де (див. рисунок 8.4) :

where (see figure 8.4):

локальна товщина стінки хопера;

is the hopper local wall thickness;

локальна товщина стінки циліндра в зоні перехідного з'єднання;

is the local wall thickness of the cylinder at the transition junction;

радіус перехідного з'єднання (у верхній частині хопера);

isthe radius of the transition junction (top of the hopper);

половиний кут у вершині хопера;

is the hopper apex half angle;

коефіцієнт тертя стінки хопера;

is the wall friction coefficient for the hopper;

розрахункове значення результу­ючої меридіального мембранного напруження у вершині хопера;

is the design value of the meridional membrane stress resultant at the top of the hopper;

локальна величина нормального тиску на хопер безпосередньо під перехідним з'єднанням;

is the local value of normal pressure on the hopper just below the transition;

локальна величина нормального тиску на циліндр безпосередньо над перехідним з'єднанням.

is the local value of normal pressure on the cylinder just above the transition.

(5) Локальне згинне напруження у верхній частині хопера визначається наступним чином:

(5) The local bending stress at the top of the hopper should be determined from:

(6.11)

при with: (6.12)

(6.13)

(6.14)

(6.15)

(6.16)

(6.17)

де:

локальна товщина стінки хопера;

where:

is the hopper local wall thickness;

локальна товщина стінки циліндра в зоні перехідного з'єднання;

is the local wall thickness of the cylinder at the transition junction;

локальна товщина стінки юбки нижча перехідного з'єднання;

is the local wall thickness of the skirt below the transition junction;

площа поперечного перерізу кільця в зоні перехідного з'єднання (без урахування фактичного впливу суміжних сегментів оболонки);

is the cross-sectional area of the ring at the transition junction (without any effective contributions from the adjacent shell segments);

радіус перехідного з'єднання (у верхній частині хопера).

is the radius of the transition junction (top of the hopper).

6.3.2.6 Хопери як частина бункера, опертого на відособлені опори

6.3.2.6 Hoppers that are part of a silo resting on discrete supports

(1) Якщо бункер спирається на відособлені опори або пояси, відносна жорсткість перехідної кільцевої балки, стінки циліндра і хопера повинні враховуватися при оцінці неоднорідності меридіальних мембранних напружень в хопері.

(1) If the silo is supported on discrete supports or columns, the relative stiffness of the transition ringgirder, cylinder wall and hopper should be taken into account when assessing the non-uniformity of the meridional membrane stresses in the hopper.

(2) У бункерах класу наслідків 1 цією вимогою можна нехтувати.

(2) This requirement may be ignored for silos of Consequence Class 1.

(3) Проект хопера повинен забезпечувати опір найвищого локального меридіального напруження у верхній частині хопера (суміжною з опорою) відповідно до 6.3.2.3 і 6.3.2.4.

(3) The hopper should be designed to sustain the highest local value of meridional tension at the hopper top (adjacent to a support) according to 6.3.2.3 and 6.3.2.4.

6.3.2.7 Повздовжній згин в хоперах

6.3.2.7 Buckling in hoppers

(1) У бункерах класу наслідків 1 цим критерієм можна нехтувати.

(1) This criterion may be ignored for silos of Consequence Class 1.

(2) Хопер повинен оцінюватися на опір руйнуванню при повздовжньому вигині внаслідок горизонтальних дій, витікаючих від завантажувальних пристроїв і прикріплених конструкцій, чи таких, що виникають в результаті асиметричних дій у вертикальному напрямі.

(2) The hopper should be assessed for its resistance to buckling failure as a consequence of horizontal actions from feeders or attached structures, or as a result of unsymmetrical vertical actions.

(3) Розрахунковий опір повздовжньо­му вигину у верхній частині хопера повиннен визначатись на підставі виразу:

(3) The design buckling resistance at the top of the hopper should be determined from:

(6.18)

де:

коефіцієнт чутливості до пластичної деформації при повздовжньому вигині;

where:

is the elastic buckling imperfection sensitivity factor;

локальна товщина стінки хопера;

is the hopper local wall thickness;

радіус перехідного з'єднання (у верхній частині хопера).

isthe radius of the transition junction (top of the hopper).

і

наведене в 2.9.2, але n_φ,Rd не повинно перевищувати .

and

is given in 2.9.2, but n_φ,Rd should not be taken as greater than .

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

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

(4) Меридіальне зусилля у верхній частині хопера повинне задовольняти умові:

(4) The meridional force at the top of the hopper should satisfy the condition:

(6.19)

6.4 Розгляд спеціальних конструкцій бункерів

6.4 Considerations for special hopper structures

6.4.1 Опорні конструкції

6.4.1 Supporting structures

(1) Ефективність відособлених опор, розташованих під бункером, необхідно оцінювати згідно 5.4. Самі підтримуючі конструкції повинні проектуватися відповідно до EN 1993-1-1, а межа між бункером і підтримуючою конструкцією повинна визначатися згідно 1.1(4).

(1) The effect of discrete supports beneath the silo should be treated as set out in 5.4. The supporting structures themselves should be designed to EN 1993-1-1, with the boundary between the silo and supporting structure as defined in 1.1(4).

6.4.2 Хопер на опорних стійках

6.4.2 Column supported hopper

(1) Якщо корпус самого хопера підтримується відособленими опорами або стійками, які не досягають верхньої кромки хопера, конструкція хопера підлягає розрахунку за допомогою теорії вигину оболонок; див. EN 1993-1-6.

(1) If the hopper body itself is supported on discrete supports or columns that do not reach the hopper top edge, the hopper structure should be analysed using the bending theory of shells, see EN 1993-1-6.

(2) Необхідно використовувати адекватні заходи, щоб розподілити реактивні сили опор на хопер.

(2) Adequate provision should be made to distribute the support forces into the hopper.

(3) З'єднання в хопері мають бути розраховані на найвище локальне значення результуючих напружень, які будуть передані через ці з'єднання.

(3) The joints in the hopper should be designed for the highest local value of stress resultants to be transmitted through them.

(4) Про оцінку хопера на опір руйнуванню при повздовжньому вигині в зонах, де генерується стискуюче мембранне напруження, див. EN 1993-1-6.

(4) The hopper should be assessed for resistance to buckling failure in zones where compressive membrane stresses develop, see EN 1993-1-6.

6.4.3 Асиметричний хопер

6.4.3 Unsymmetrical hopper

(1) Якщо вісь хопера пролягає не по вертикалі, а похило під кутом відносно вертикалі (рисунок 6.4), підвищені меридіальні напруження на стороні з крутим ухилом, які асоціюються з такою геометрією, необхідно оцінити і використати заходи з метою забезпечення адекватного локального меридіального опору.

(1) If the axis of the hopper is not vertical, but inclined at an angle to the vertical (Fig. 6.4), the increased meridional stresses on the steep side associated with this geometry should be evaluated, and appropriate provision made to provide an adequate local meridional resistance.

6.4.4 Посилені конуси

6.4.4 Stiffened cones

(1) Повздовжні балки ребер жорст-кості мають бути надійно закріплені анкерами у верхній частини хопера.

(1) The stringer stiffeners should be adequately anchored at the top of the hopper.

(2) Якщо конус хопера посилений меридіальними ребрами жорсткості, в розрахунки необхідно включити ефект сумісності між листовою оболонкою стінки і повздовжніми балками. Ефект напруження в стінці хопера в кільцевому напрямі має бути включений в оцінку сил, що виникають у повздовжніх балках ребер жорсткості і листовій оболонці стінки хопера. При цьому повинен враховуватись ефект Пуассона.

(2) If the hopper cone is stiffened with meridional stiffeners, the effects of compatibility between the wall plate and stringers should be included. The effect of the circumferential tension in the hopper wall should be included in the assessment of the forces in the stringer stiffeners and the hopper wall plate, as affected by the Poisson effect.

(3) З'єднання листів хопера повинні мати достатні пропорції, щоб протистояти підвищеному напруженню, що виникає в результаті взаємного впливу елементів конструкції.

(3) The hopper plate joints should be proportioned to resist the increased tension arising from compatibility.

(4) З'єднання між повздовжньою балкою і листовою оболонкою хопера має бути співрозмірне силам, що взаємодіють між ними.

(4) The connection between the stringer and hopper plate should be proportioned for the interaction forces between them.

Рисунок

6.4 -

Асиметричний хопер з півколонами, пов'язаними з циліндром

Figure

6.4 -

_{Unsymmetrical hopper with engaged columns in cylinder}

6.4.5 Сегментовані конуси хопера

6.4.5 Multi-segment cones

(1) Якщо конус хопера складається з декількох сегментів з різними ухилами, відповідні дії сипучих твердих матеріалів на кожен сегмент мають бути розраховані і включені в проект конструкції.

(1) If a hopper cone is composed of several segments with different slopes, the appropriate bulk solids actions on each segment should be evaluated and included in the structural design.

(2) Також необхідно розрахувати локальні напруження в кільцевому напрямі і стискуючі сили при зміні кута нахилу хопера, а також адекватний опір, що забезпечує їх утримання.

(2) The local circumferential tensions or compressions at changes in hopper slope should be evaluated, and adequate resistance provided to support them.

(3) Проектні розрахунки повинні включати локальне руйнування внаслідок змін кута нахилу хопера.

(3) The potential for severe local wear at such changes in hopper slope should be included in the design.

6.5 Експлуатаційна придатність граничних станів

6.5 Serviceability limit states

6.5.1 Основа

6.5.1 Basis

(1) Якщо виникне потреба в критеріях оцінки експлуатаційної придатності хоперів, конкретні граничні значення підлягають узгодженню між проектною організацією і замовником.

(1) If serviceability criteria are deemed necessary, specific limiting values for hoppers should be agreed between the designer and the client.

6.5.2 Вібрація

6.5.2 Vibration

(1) В проекті мають бути передбачені необхідні заходи, що гарантують, що в час експлуатації хопер не буде схильний до дії надмірних вібрацій.

(1) Provision should be made to ensure that the hopper is not subject to excessive vibration during operation.

7 Проектування конструкцій круглого конічного даху

7 Design of circular conical roof structures

7.1 Основа

7.1 Basis

(1) При проектуванні конструкцій даху в розрахунках необхідно розглядати сполученя постійних і тимчасових навантажень, та врахувати випадкові навантаження від сили вітру, снігового покриву і дії часткової розрідженості.

(1) The design of roof structures should take into consideration permanent, transient, imposed, wind, snow, accidental and partial vacuum loads.

(2) Крім того, проект повинен передбачати можливість виникнення під’йомних сил на даху від випадкового переповнювання або непередбаченого розрідження твердих матеріалів, що зберігаються.

(2) The design should also take account of the possibility of upward forces on the roof due to accidental overfilling or unexpected fluidisation of stored solids.

7.2 Відмінності між формами конструкції даху

7.2 Distinctions between roof structural forms

7.2.1 Термінологія

7.2.1 Terminology

(1) Конічний оболонковий дах, який утворюють катані листи без опорних балок або кілець називається оболонковим покриттям або безопорним дахом.

(1) A conical shell roof formed from rolled plates and without supporting beams or rings should be termed a ‘shell roof’ or an ‘unsupported roof’.

(2) Конічний дах, в якому оболонка підтримується за допомогою балок або ростверка, називается кроквяним дахом або дахом що підтримується.

(2) A conical roof in which sheeting is supported on beams or a grillage should be termed a ‘framed roof’ or a ‘supported roof’.

7.3 Опір круглих конічних дахів бункера

7.3 Resistance of circular conical silo roofs

7.3.1 Дахи у вигляді оболонки або безопорні дахи

7.3.1 Shell or unsupported roofs

(1) Дахи у вигляді оболонкового покриття повинні проектуватися відповідно до вимог EN 1993-1-6. Наступні положення можуть вважатися такими, що задовольняють цим вимогам до конічних дахів, і мають діаметр не більше 5 м і кут нахилу даху відносно горизонталі не більше 40 °.

(1) Shell roofs should be designed according to the requirements of EN 1993-1-6, but the following provisions may be deemed to satisfy them for conical roofs with a diameter not greater than 5 m and a roof inclination to the horizontal not greater than 40 °.

(2) Еквівалентні напруження при розрахунку поверхні з критерієм Мізеса, викликані комбінованою згинною і мембранною діями, мають бути всюди обмежені значенням:

(2) The calculated surface von Mises equivalent stresses due to combined bending and membrane action should everywhere be limited to the value:

(7.1)

де:

визначається з 2.9.2.

where:

is obtained from 2.9.2.

(3) Критичний зовнішній тиск при повздовжньому вигині для ізотропного конічного даху повинен обчислюватися за допомогою виразу:

(3) The critical buckling external pressure for an isotropic conical roof should be calculated as:

(7.2)

де:

зовнішній радіус даху;

where:

is the outer radius of the roof;

найменша товщина листа оболонки;

is the smallest shell plate thickness;

нахил конуса відносно горизонтальної площини.

is the slope of the cone to the horizontal.

(4) Розрахунковий зовнішній тиск при повздовжньому вигині повинен визначатися за формулою:

(4) The design buckling external pressure should be determined as:

(7.3)

в якій визначається з 2.9.2.

in which is obtained from 2.9.2.

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

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

(5) Розрахунковий піковий зовнішній тиск на дах, що виникає в результаті дій, визначених в 7.1, повинен задовольняти наступній умові:

(5) The design peak external pressure on the roof arising from the actions defined in 7.1 should satisfy the condition:

(7.4)

7.3.2 Кроквяні або підтримувані дахи

7.3.2 Framed or supported roofs

(1) Кроквяні або підтримувані дахи, де листова покрівля даху спирається на балки або ростверк, повинні проектуватися відповідно до положень EN 1993-4-2 (резервуари).

(1) Framed or supported roofs, where the roof sheeting is supported on beams or a grillage should be designed according to the provisions of EN 1993-4-2 (Tanks).

7.3.3 Сполучення звісу даху (з'єднання між дахом і оболонкою)

7.3.3 Eaves junction (roof to shell junction)

(1) Проект сполучення даху з оболонкою і кільцевого посилення в зоні цього з’єднання повинно бути виконане відповідно до положень EN 1993-4-2 (Резервуари).

(1) The roof to shell junction, and the ring stiffener at this junction should be designed according to the provisions of EN 1993-4-2 (Tanks).

8 Проектування пере-хідних сполучень і під-тримувальних кільцевих балок

8 Design of transition junctions and supporting ring girders

8.1 Основа

8.1 Basis

8.1.1 Загальні положення

8.1.1 General

(1) Сталеве перехідне кільце або кільцева балка повинна мати такі пропорції, щоб задовольняти основні проектні вимоги до крайнього граничного стану, викладені у розділі 2.

(1) A steel transition ring or ring girder should be so proportioned that the basic design requirements for the ultimate limit state given in section 2 are satisfied.

(2) Оцінка безпеки кільця повинна виконуватися на підставі вимог
EN 1993-1-6, за винятком тих випадків, коли дотримання цих вимог забез-печується даним стандартом.

(2) The safety assessment of the ring should be carried out using the provisions of EN 1993-1-6, except where the provisions of this Standard are deemed to satisfy them.

(3) У бункерах класу наслідків 1 циклічною пластичністю і граничними станами втоми можна нехтувати за умови дотримання нижченаведених умов.

(3) For silos in Consequence Class 1, the cyclic plasticity and fatigue limit states may be ignored, provided that the following conditions are met.

8.1.2 Проектування кільця

8.1.2 Ring design

(1) Кільце або кільцева балка підлягає перевірці на:

− опір межі пластичності при стиску в кільцевому напрямі;

− опір повздовжньому вигину при стиску в кільцевому напрямі;

− опір локальної текучості при напруженнях розтягу або стиску;

− опір локальному руйнуванню вище опор;

− опір крученню;

− опір швів (з'єднань).

(1) The ring or ring girder should be checked for:

− resistance to plastic limit under circumferential compression;

− resistance to buckling under circumferential compression;

− resistance to local yielding under tension or compression stresses;

− resistance to local failure above supports;

− resistance to torsion;

− resistance of joints (connections).

(2) Кільцева балка повинна задовольняти положенням EN 1993-1-6, за виключенням тих випадків, коли задо-волення положенням цього стандарту забезпечується умовами, вказаними
в 8.2 – 8.5.

(2) The ring girder should satisfy the provisions of EN 1993-1-6, except where 8.2 to 8.5 provide conditions that are deemed to satisfy the provisions of that standard.

(3) У бункерах класу наслідків 1 циклічною пластичністю і граничними станами втоми можна нехтувати.

(3) For silos in Consequence Class 1, the cyclic plasticity and fatigue limit states may be ignored.

8.1.3 Термінологія

8.1.3 Terminology

(1) Кільце, призначене тільки для забезпечення опору радіальним складовим сил, витікаючих від хопера, повинне називатися перехідним кільцем.

(1) A ring whose purpose is only to provide resistance to radial components of forces from the hopper should be termed a ‘transition ring’.

(2) Кільце, призначене для забезпечення перерозподілу вертикальних сил між різними компонентами (наприклад, між стінкою циліндра і відособленими опорами), повинне називатися кільцевою балкою.

(2) A ring whose purpose is to provide redistribution of vertical forces between different components (e.g. the cylinder wall and discrete supports), should be termed a ‘ring girder’.

(3) Точка перетину серединної поверхні листової обшивки хопера і серединної поверхні стінки циліндричної оболонки в зоні перехідного з'єднання, що називається центром сполучення, повинна використовуватися для перевірки граничних станів в базовій точці.

(3) The point of intersection between the middle surface of the hopper plate and the middle surface of the cylindrical shell wall at the transition junction, termed the ‘joint centre’, should be used as the reference point in limit state verifications.

(4) Бункер, який не має кільця, що ідентифікується, в зоні переходу (див. рисунок 8.1), має ефективне кільце, що складається з суміжних сегментів оболонки, яке повинне називатися природним кільцем.

(4) A silo with no identified ring at the transition (see figure 8.1) has an effective ring formed from adjacent shell segments and should be termed a ‘natural ring’.

(5) Кільчаста пластина, поміщена в зону перехідного сполучення, повинна називатися кільцем з кільчастих пластин; див. рисунок 8.1.

(5) An annular plate placed at the transition junction should be termed an ‘annular plate ring’, see figure 8.1.

(6) Гарячекатаний сталевий профіль, який використовується в якості кільцевого посилення перехідного сполу-чення, повинен називатися кільцевим катаним профілем.

(6) A hot rolled steel section, used as a ring stiffener at the transition should be termed a ‘rolled section ring’.

(7) Катаний сталевий профіль уздовж периметра кола бункера, що використовується для підтримки оболон-ки нижче перехідного сполучення повинен називатися катаною кільцевою балкою.

(7) A rolled steel section rolled around the silo circumference and used to support the shell beneath the transition should be termed a ‘rolled ring girder’.

(8) Профіль, виготовлений із сталевих пластин з циліндричними або кільчастими контурами, повинен називатися збірною кільцевою балкою; див. рисунок 8.1.

(8) A section built up from steel plates with cylindrical and annular plate forms should be termed a ‘fabricated ring girder’, see figure 8.1.

8.1.4 Моделювання з'єднань

8.1.4 Modelling of the junction

(1) При розрахунках вручну, з'єднання має бути представлене тільки циліндричними і конічними сегментами оболонки і кільчастими пластинами.

(1) In hand calculations, the junction should be represented by cylindrical and conical shell segments and annular plates only.

(2) Якщо бункер підтримується рівномірно, напруження в кільцевому напрямі в кільчастих пластинах перехідного з'єднання може перед-бачатися як рівномірне в кожній пластині.

(2) Where the silo is uniformly supported, the circumferential stresses in the annular plates of the junction may be assumed to be uniform in each plate.

(3) Якщо бункер спирається на відособлені опори або пояси, напруження в кільцевому напрямі в пластинах перехідного з'єднання мають бути прийняті як змінні величини в радіальному напрямі в кожній пластині внаслідок деформуючих навантажень.

(3) Where the silo is supported on discrete supports or columns, the circumferential stresses in the junction plates should be taken to vary radially in each plate as a consequence of warping stresses.

Природне кільце з пов'язаними стійками

Кільце з кільчастих пластин з пов'язаними стійками

Трикутний короб із стійкою, пов'язаною із юбкою

Трикутний короб з концентричною стійкою нижче юбки

Natural ring with engaged column

Annular plate ring with engaged column

Triangular box with column engaged to skirt

Triangular box with concentric column beneath skirt