Страница 8: ДСТУ-Н Б EN 1993-4-1:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 4-1. Силоси (60349)

Рисунок

4.2 –

Профіль гофра і геометричні параметри

Figure

4.2 –

Corrugation profile and geometric parameters

(3) Властивості гофрованої листової обшивки повинні визначатися у рамках системи координат x, y, в якій вісь y розташована паралельно складкам гофра (прямим лініям на поверхні), а вісь x розташована перпендикулярно складкам гофра (гребеням і западинам). Незалежно від актуальної конфігурації, гофр повинен визначатися нижченаведеними параметрами (див. рисунок 4.2):

(3) The properties of the corrugated sheeting should be defined in terms of an x, y coordinate system in which the y axis runs parallel to the corrugations (straight lines on the surface) whilst x runs normal to the corrugations (troughs and peaks). The corrugation should be defined in terms of the following parameters, irrespective of the actual corrugation profile, see figure 4.2:

де:

це відстань від гребеня до гребеня;

where:

is the crest to crest dimension;

це довжина хвилі гофра;

is the wavelength of the corrugation;

це локальний радіус гребеня або западини.

is the local radius at the crest or trough.

(4) Усі властивості можуть наводитися як такі, що мають одну керовану координату; вони не викликають ефекти Пуассона у різних напрямах.

(4) All properties may be treated as one-dimensional, giving no Poisson effects between different directions.

(5) Еквівалентні мембранні власти-вості (жорсткість при розтязі) можна виразити так:

(5) The equivalent membrane properties (stretching stiffnesses) may be taken as:

(4.2)

(4.3)

(4.4)

де:

еквівалентна товщина розподі-лених мембранних сил, перпенди-кулярних гофрам;

where:

is the equivalent thickness for smeared membrane forces normal to the corrugations;

еквівалентна товщина розподі-лених мембранних сил, паралельних гофру;

is the equivalent thickness for smeared membrane forces parallel to the corrugations;

еквівалентна товщина розподі-лених мембранних поперечних сил.

is the equivalent thickness for smeared membrane shear forces.

(6) Еквівалентні згинаючі властивості (жорсткість на згин) визначаються згинаючою жорсткістю у моментах, що викликають згин в цьому напрямі. Вони можуть бути виражені так:

(6) The equivalent bending properties (flexural stiffnesses) are defined in terms of the flexural rigidity for moments causing bending in that direction, and may be taken as:

(4.5)

(4.6)

(4.7)

де:

еквівалентний момент інерції площі перерізу на одиницю ширини для розподіленого вигину перпендикулярно гофру;

where:

is the equivalent second moment of area per unit width for smeared bending normal to the corrugations;

еквівалентний момент інерції площі перерізу на одиницю ширини для розподіленого вигину паралельно гофру;

is the equivalent second moment of area per unit width for smeared bending parallel to the corrugations;

еквівалентний момент інерції площі перерізу на одиницю ширини для скручування.

is the equivalent second moment of area per unit width for twisting.

Примітка 1. Умовне позначення моментів вигину стосується напряму, в якому формується кривизна листа, тобто по суті воно протилежне до позначення, прийнятого для балок. Згин па-раллельно гофрам пов'язаний із згинаючою жорсткістю гофрованого профілю і являється головною причиною для застосування гофрованих конструкцій.

NOTE 1: The convention for bending moments in plates relates to the direction in which the plate becomes curved, so is contrary to the convention used for beams. Bending parallel to the corrugation engages the bending stiffness of the corrugated profile and is the chief reason for using corrugated construction.

Примітка 2. Альтернативні вирази еквівалентних ортотропних властивостей гофрованої листової обшивки приведені в посиланнях, що містяться в Додатку D.

NOTE 2: Alternative expressions for the equivalent orthotropic properties of corrugated sheeting are available in the references given in Annex D.

(7) В циліндричних бункерах, де гофр спрямований по колу, напрями і у вище наведених виразах мають бути прийняті як меридіальне і кільцеве напрями, відповідно; див. рисунок 1.2(a). Якщо гофр спрямований у меридіальному напрямі, напрями і в вище наведених виразах повинні використовуватися як кільцевий і меридіальний напрями, відповідно.

(7) In circular silos, where the corrugations run circumferentially, the directions and in the above expressions should be taken as the meridional and circumferential directions respectively, see figure 1.2 (a). When the corrugations run meridionally, the directions and in the above expressions should be taken as the circumferential and meridional directions respectively.

(8) Властивості зсуву повинні розглядатися як незалежні від орієнтації гофра. Значення G може бути прийнято як .

(8) The shearing properties should be taken as independent of the corrugation orientation. The value of G may be taken as
.

(9) В прямокутних бункерах, де гофр розташований горизонтально, напрями і у в приведених вище виразах мають бути прийняті як локальний осьовий і горизонтальний напрям, відповідно; див. рисунок 1.3(a). Якщо гофри мають вертикальний або меридіальний напрям, напрями x і у в приведених вище виразах мають бути сформульовані на основі реальної конструкції і розглядатимуться як горизонтальний і осьовий напрями, відповідно.

(9) In rectangular silos, where the corrugations run horizontally, the directions and y in the above expressions should be taken as the local axial and horizontal directions respectively, see figure 1.3 (a). When the corrugations run vertically or meridionally, the directions and y in the above expressions should be interchanged on the real structure and taken as the horizontal and axial directions respectively.

5 Проектування стінок циліндру

5 Design of cylindrical walls

5.1 Основні положення

5.1 Basis

5.1.1 Загальні положення

5.1.1 General

(1) Циліндричні сталеві стінки бункера мають бути співвіднесені так, щоб виконувалися основні проектні вимоги до крайніх граничних станів, вказані у розділі 2.

(1) Cylindrical steel silo walls should be so proportioned that the basic design requirements for the ultimate limit states given in section 2 are satisfied.

(2) Оцінка безпеки циліндричної оболонки повинна виконуватися на підставі положень стандарта EN 1993-1-6.

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

5.1.2 Проект стінки бункера

5.1.2 Silo wall design

(1) Перевірка циліндричної стінки бункера повинна здійснюватися по граничних станах, передбачених стандартом EN 1993-1-6, за наступними параметрами:

– загальна стійкість і статична рівновага.

(1) The cylindrical wall of the silo should be checked for the following phenomena under the limit states defined in EN 1993-1-6:

− global stability and static equilibrium.

LS1: стан межі пластичності

– опір розриву, утворенню тріщин і механізму пластичного руйнування (надмірній пластичності) під впливом внутрішнього тиску і інших дій;

– опір стиків (з'єднань).

LS1: plastic limit state

− resistance to bursting or rupture or plastic mechanism collapse (excessive yielding) under internal pressures or other actions;

− resistance of joints (connections).

LS2: стан розвитку циклічної пластичності

– опір локальної піддатливості при вигині;

– локальні ефекти.

LS2: cyclic plastification

− resistance to local yielding in bending;

− local effects.

LS3: повздовжній прогин

– опір втраті подовжньої стійкості при осьовому стиску;

– опір втраті подовжньої стійкості при зовнішньому тиску (вітру або розрідженості);

– опір втраті подовжньої стійкості при зсуві в результаті асиметричних дій;

– опір втраті подовжньої стійкості при зсуві в зоні півколон;

– опір локальному руйнуванню над опорними стійками;

– опір локальним пошкодженням навколо отворів;

– опір локальному прогину в результаті асиметричних дій;

LS3: buckling

− resistance to buckling under axial compression;

− resistance to buckling under external pressure (wind or vacuum);

− resistance to buckling under shear from unsymmetrical actions;

− resistance to buckling under shear near engaged columns;
− resistance to local failure above supports;

− resistance to local crippling near openings;

− resistance to local buckling under unsymmetrical actions;

LS4: стан втоми

– опір втомному руйнуванню.

LS4: fatigue

− resistance to fatigue failure.

(2) Стінка оболонки повинна відповідати положенням EN 1993-1-6, за виключенням випадків, коли відпо-відність вимогам цього стандарту забезпечується згідно 5.3 – 5.6.

(2) The shell wall should satisfy the provisions of EN 1993-1-6, except where 5.3 to 5.6 provide conditions that are deemed to satisfy the provisions of that standard.

(3) У бункерах, з класом наслідків 1 для стану циклічної пластичності і втоми граничних станів може ігноруватися.

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

5.2 Відмінності між формами цилінд-ричних оболонок

5.2 Distinctions between cylindrical shell forms

(1) В стінці оболонки, виготовленої з плоских катаних сталевих листів, що називаються ізотропними (див. рисунок 5.1), параметри опору повинні визначатися згідно 5.3.2.

(1) For a shell wall constructed from flat rolled steel sheet, termed 'isotropic' (see figure 5.1), the resistances should be determined as defined in 5.3.2.

(2) В стінці оболонки, виготовленої з гофрованих сталевих листів, у яких западини, так звані горизонтальні гофри (див. рисунок 5.1), розташовані уздовж кола бункера, параметри опору повинні визначатися згідно 5.3.4. У стінках оболонки, де западини, так звані вертикальні гофри, розташовані уздовж лінії меридіана, параметри опору повинні визначатися згідно 5.3.5.

(2) For a shell wall constructed from corrugated steel sheets where the troughs run around the silo circumference, termed 'horizontally corrugated' (see figure 5.1), the resistances should be determined as defined in 5.3.4. For a shell wall with the troughs running up the meridian, termed 'vertically corrugated', the resistances should be determined as defined in 5.3.5.

(3) В стінці оболонки, що має ребра жорсткості, прикріплені із зовнішнього боку, так зване, зовнішнє посилення незалежно від інтервалів між ребрами жорсткості, параметри опори повинні визначатися згідно 5.3.3.

(3) For a shell wall with stiffeners attached to the outside, termed 'externally stiffened' irrespective of the spacing of the stiffeners, the resistances should be determined as defined in 5.3.3.

(4) В стінці оболонки, суміжні листи якої з'єднуються внахлест, утворюючи, так звані, секції, що перекриваються (див. рисунок 5.1) в місцях з'єднання, параметри опору повинні визначатися згідно 5.3.2.

(4) For a shell wall with lap joints formed by connecting adjacent plates with overlapping sections, termed 'lap-jointed' (see figure 5.1), the resistances should be determined as defined in 5.3.2.

Вертикальна проекція

Elevation

План

Plan

Ізотропні стінки, сполучені внахлест, із зовнішніми ребрами жорсткості
і горизонтально орієнтованими гофрами

Isotropic, externally stiffened, lap-jointed and horizontally corrugated walls

Рисунок

5.1 –

Ілюстрації конфігурацій циліндричної оболонки

Figure

5.1 –

Resistance of silo cylindrical walls

5.3 Опір циліндричних стінок
бункера

5.3 Resistance of silo cylindrical walls

5.3.1 Загальні положення

5.3.1 General

(1) Циліндрична оболонка повинна задовольняти вимоги EN 1993-1-6. Вони можуть бути виконані за допомогою оцінки проектного опору згідно з нижченаведеними критеріями.

(1) The cylindrical shell should satisfy the provisions of EN 1993-1-6. These may be met using the following assessments of the design resistance.

5.3.2 Ізотропні стінки на зварних і болтових з'єднаннях

5.3.2 Isotropic welded or bolted walls

5.3.2.1 Загальні положення

5.3.2.1 General

(1) Поперечний переріз стінки оболонки повинен мати площу, що забезпечує відповідний опір розриву або пластичному руйнуванню.

(1) The shell wall cross-section should be proportioned to resist failure by rupture or plastic collapse.

(2) З'єднання мають бути співрозмір-ними опору на розрив в площі перерізу нетто при граничній міцності на розтяг.

(2) The joints should be proportioned to resist rupture on the net section using the ultimate tensile strength.

(3) Коли це доречно при оцінці міцності на розтяг повинен включатися ексцентриситет поясних з'єднань стінки.

(3) The eccentricity of lap joints should be included in the strength assessment for rupture, when relevant.

(4) Стінка оболонки повинна забезпечувати відповідний опір втраті стійкості.

(4) The shell wall should be proportioned to resist stability failure.

5.3.2.2 Оцінка результуючого розрахун-кового напруження

5.3.2.2 Evaluation of design stress resultants

(1) Якщо це необхідно, результуюча розрахункового напруження під впливом внутрішнього тиску, сил від тертя на стінки і всіх істотних розрахункових навантажень повинні визначатися в усіх точках оболонки при різних значеннях внутрішнього тиску і тертя зчеплення із стінкою.

(1) Under internal pressure, frictional traction and all relevant design loads, the design stress resultants should be determined at every point in the shell using the variation in internal pressure and wall frictional traction, as appropriate.

Примітка 1. Кожен набір результуючих розрахункового напруження при завантаженні у бункер на зберігання твердого матеріалу повинен грунтуватися на єдиному наборі властивостей твердого матеріалу, що зберігається.

NOTE 1: Each set of design stress resultants for stored solid loading of a silo should be based on a single set of stored solid properties.

Примітка 2. Якщо результуючі розрахункового напруження оцінюються з метою верифікації достатності опору стану граничної пластичності, як правило, властивості твердого матеріалу, що зберігається, повинні вибиратися з метою максимального підвищення внутрішнього тиску і зняття локальних навантажень згідно EN 1991-4.

NOTE 2: Where the design stress resultants are being evaluated to verify adequate resistance to the plastic limit state, in general the stored solid properties should be chosen to maximise the internal pressure and the condition of discharge with patch loads in EN 1991-4 should be chosen.

Примітка 3. Якщо результуючі розрахункового напруження оцінюються з метою верифікації достатності опору стану граничного прогину під навантаженням твердого матеріалу, що зберігається, як правило, властивості твердого матеріалу, що зберігається, повинні вибиратися з метою максимального підвищєння осьового стиску і зняття локальних навантажень згідно стандарту EN 1991-4. Але, якщо внутрішній тиск виявиться корисним для підвищення опору прогину, мають бути прийняті тільки тиск наповнення (для несуперечливої безлічі властивостей матеріалу) разом з осьовими розвантажувальними силами, оскільки корисний тиск може місцями впасти до значень тиску наповнення, хоча осьовий стиск і виводиться із стану розвантаження.

NOTE 3: Where the design stress resultants are being evaluated to verify adequate resistance to the buckling limit state under stored solid loads, in general the stored material properties should be chosen to maximise the axial compression and the condition of discharge with patch loads in EN 1991-4 should be chosen. However, where the internal pressure is beneficial in increasing the buckling resistance, only the filling pressures (for a consistent set of material properties) should be adopted in conjunction with the discharge axial forces, since the beneficial pressures may fall to the filling values locally even though the axial compression derives from the discharge condition.

(2) Коли для оцінки розрахункового напруження в стінці оболонки застосовується мембранна теорія, опір оболонки має бути достатнім, щоб витримати найвищий тиск в усіх точках.

(2) Where membrane theory is used to evaluate design stresses in the shell wall, the resistance of the shell should be adequate to withstand the highest pressure at every point.

(3) Оскільки встановлено, що тиск високої міри локалізації викликає менші результуючі розрахункового мембранного тиску, ніж ті що визначені за допомогою мембранної теорії, для досягнення більш економічного проектного рішення при визначені розрахункового напруження, використовується безпосереднє або комп'ютерне проектування із застосовунням положення EN 1993-1-6.

(3) Because highly localised pressures are found to induce smaller design membrane stress resultants than would be found using membrane theory, the provisions of
EN 1993-1-6 for stress design, direct design or computer design may be used to achieve a more economical design solution.

(4) Коли застосовується аналіз мемб-ранної теорії, отримане двовимірне поле результуючих напружень , і можна оцінювати за допомогою еквіва-лентного розрахункового напруження:

(4) Where a membrane theory analysis is used, the resulting two dimensional stress field of stress resultants , and may be evaluated using the equivalent design stress:

(5.1)

(5) Коли застосовується аналіз теорії пружних деформацій при вигині (LA), отримане двовимірне поле результуючих основних напружень , , , , , може бути трансформовано у фіктивні компоненти напруження:

(5) Where an elastic bending theory analysis (LA) is used, the resulting two dimensional stress field of primary stress resultants , , , , , may be transformed into the fictitious stress components:

, , (5.2)

, (5.3)

і в еквівалентні розрахункові напруження за критеріем фон Мізеса :

and the von Mises equivalent design stress:

(5.4)

Примітка. Приведені вище вирази (критерій текучості Ілюшина) в цілях проектування дають спрощені еквівалентні напруження.

NOTE: The above expressions (Ilyushin yield criterion) give a simplified conservative equivalent stress for design purposes.

5.3.2.3 Граничний стан пластичності

5.3.2.3 Plastic limit state

(1) Розрахунковий опір в листах, виражений результуючими мембранного напруження, повинен оцінюватися як еквівалентний опір напруженню конструкції на зварних і болтових з'єднаннях представленому наступною формулою:

(1) The design resistance in plates in terms of membrane stress resultants should be assessed as the equivalent stress resistance for both welded and bolted construction given by:

(5.5)

(2) Розрахунковий опір з'єднань внахлест в зварній конструкції повинен оцінюватись за допомогою критерію фіктивної міцності:

(2) The design resistance at lap joints in welded construction should be assessed by the fictitious strength criterion:

(5.6)

де j – коефіцієнт міцності з'єднання.

where j is the joint efficiency factor.

(3) Міцність з'єднання зварних деталей із заповненими безперервними кутовими швами має бути прийнята за величину .

(3) The joint efficiency of lap joint welded details with full continuous fillet welds should be taken as j = j_i.

Примітка. Значення може бути задане в Національному додатку. Рекомендовані значення для з'єднань різної конфігурації приведені нижче. Поодиноке зварне з'єднання внахлест не повинне застосовуватися, якщо більше 20 % значення σ_e,Ed у виразі 5.4 виводиться з моментів вигину.

NOTE: The National Annex may choose the value of . The recommended values of are given in below for different joint configurations. The single welded lap joint should not be used if more than 20% of the value of σ_e,Ed in expression 5.4 derives from bending moments.