Бункери та силоси

14.4.1. Загальні відомості

Бункерами та силосами називаються місткості, призначені для зберігання та перевантаження сипких матеріалів (рис.14.42).

Бункери – це місткості, в яких висота стінки не перевищує півтори величини найменшого поперечного розміру. Місткості із більшою висотою називаються силосами.

Силоси в плані бувають тільки круглими. Бункери мають більшу різновидність конструктивних рішень.

Завантажують бункери механічним чи пневматичним способом через отвори у верхньому перекритті. Розвантаження виконується під дією маси сипкого матеріалу при відкриванні випускних отворів. Для поліпшення умов розвантажування бункери і силоси закінчуються знизу звуженою частиною – воронкою. Найменший кут нахилу стінки воронки до горизонту α повинен на 5…10^o перевищувати кут природного укосу сипкого матеріалу. Випускні отвори можуть мати круглу, квадратну, прямокутну чи витягнуту щілеву форми в плані.

Рис. 14.42. Схема бункера та силоса:1–верхня частина (призматична чи циліндрична); 2–воронка (пірамідальна чи конічна); 3–випускний отвір

В бункерах, призначених для зберігання твердих кускових матеріалів, внутрішню поверхню похилих стінок необхідно футерувати, щоб запобігти стиранню стінок та утворенню вм’ятин при ударах. Футерують листовою сталлю, або використовують дерев’яну футеровку. Розміри випускних отворів змінюються в межах від 300 мм (для сухого піску) до 1500 мм (для крупнокускових матеріалів). Виготовляються бункери і силоси зварними зі з’єднанням елементів встик.

14.4.2. Конструкція бункерів з плоскими стінками

Вони є жорсткими конструкціями, оскільки зберігають незмінну геометричну форму в процесі експлуатації. Верхня призматична частина бункера висотою h₁ (див. рис.14.42) утворюється вертикальними балками двотаврового несиметричного перерізу, які називаються бункерними балками (рис.14.43). Стінка цих балок укріплюється вертикальними та горизонтальними ребрами жорсткості. Нижня частина (воронка) висотою h₂ (див. рис.14.42) являє собою обшивку зі стального листа, яка укріплюється тільки горизонтальними ребрами жорсткості з кутиків (рис.14.43).

Рис. 14.43. Конструкція бункера з плоскими стінками:1, 2 – відповідно поперечні та поздовжні бункерні балки; 3, 4 – відповідно вертикальні і горизонтальні ребра жорсткості бункерних балок; 5 – обшивка воронки; 6 – ребра жорсткості воронки; 7 – випускний отвір; 8 – колони

Бункери опираються на колони через бункерні балки. Поперечні балки разом з колонами утворюють поперечні рами. В поздовжньому напрямку бункерної естакади влаштовуються вертикальні поздовжні в’язі між колонами для забезпечення незмінності форми споруди.

Бункери проектують у вигляді окремих споруд чи вбудованих у виробничу будівлю. Окремо стоячі бункери наведені на рис.14.44.

Рис. 14.44. Схема окремо стоячих бункерів: 1 – бункерні балки;

2 – надбункерна галерея; 3 – воронки; 4 – колони; 5 – конвеєр;

6 – вертикальні поздовжні в’язі

У вбудованих бункерах функції бункерних балок виконують балки перекриття (балки балкових кліток).

14.4.3. Основи розрахунку бункерів з плоскими стінками

Бункери розраховуються на дію навантажень від маси конструкцій (1…1,2 кН/м²), снігового, вітрового, тимчасового навантаження на перекриття (до 4 кН/м²) та від тиску сипкого матеріалу.

А. Визначення тиску сипких матеріалів на елементи бункера.

Тиск сипкого матеріалу визначається без урахування сил тертя між матеріалом і стінками бункера.

Розрахунковий вертикальний тиск у будь-якій точці горизонтальної площини бункера визначається за формулою:

р_в = γ_f ∙ ρ ∙ z,кН/м²,

де γ_f = 1,3 – коефіцієнт надійності за навантаженням для сипкого матеріалу; ρ – об’ємна маса сипкого матеріалу; z – висота шару сипкого матеріалу над заданою точкою (рис.14.45).

Рис. 14.45. До визначення вертикального тиску в бункері (змінити рис.)

Розрахунковий горизонтальний тиск на вертикальні стінки бункера (рис.14.46):

р₂ = γ_f ∙ к ∙ ρ ∙ z, кН/м²,

де к – коефіцієнт бокового тиску:

φ – кут внутрішнього тертя сипкого матеріалу.

Рис. 14.46. До визначення горизонтального тиску на вертикальні стінки бункера

Розрахунковий нормальний тиск на похилі стінки (обшивку воронки, рис.14.47) для випадку завантаження до рівня верху бункера при горизонтальній поверхні сипкого матеріалу:

р₂ = γ_f ∙ m ∙ ρ ∙ z, кН/м²,

де m = cos²α + к ∙ sin²α, α – кут нахилу стінки (обшивки) до горизонту.

Рис. 14.47. До визначення нормального тиску на похилі стінки бункера

Розрахунок бункерних балок та воронки виконується роздільно.