М.У. ГТЗ (практика) / м у
.pdf
где qm и qn - давление в точках m и n;
l –расстояние между горизонтальными рёбрами жёсткости, 1,5м qi = γ × yi × k; M p = [(ym + yn )×γ × k]×l × h2 / 24,
M p = [(4.5 + 6)×13×0.49]×1.5×1.52 / 24 = 9.405кН × м ;
Расчётный момент
M = M p ×γ f = 9.405×1.2 = 11.287 » 11.3кН × м
где γ f - коэффициент надёжности по нагрузке, 1.2.
Требуемый момент сопротивления ребра жёсткости
|
Wmin = |
|
M |
|
|
= |
|
11.3×103 |
|
= 6.0 ×10−5 |
м3 = 60см3 , |
||||||
|
Ry ×γ c |
235×106 ×0.8 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где Ry - расчётное сопротивление стали, 235 МПа, |
|||||||||||||||||
|
γ c - коэффициент условий работы, 0,8. |
||||||||||||||||
Рис. 2.3 – Схема размещения |
Принято : 1) |
Ð100 ´100´10 / ГОСТ8509 - 72, |
|||||||||||||||
Wx |
= I x / Z0 |
= 179 / 2.83 = 63.25см3 , |
g = 15.1кг / м, |
||||||||||||||
рёбер жёсткости на призмати- |
|
или 2) [ 14 / ГОСТ 8240-72, |
|
|
|||||||||||||
ческой части бункера |
Wx |
= 70.2см3 , g = 12.3кг / м, I = 491см4 |
|||||||||||||||
Прогиб ребра согласно [ 4 ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
= |
p × h4 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
120 × E × I |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
p = (qm + qn ) ×l / 2; |
||||||
|
|
|
|
p = (4.5 + 6) ×13× 0.49 ×1.5 / 2 = 50.16; |
|||||||||||||
|
|
|
f |
= |
|
|
|
50.16 ×103 ×1.5 |
4 |
|
|
2.05 ×10−3 м, |
|||||
Рис. 2.4 – Схема к расчёту |
|
|
120 × 2.1×1011 × 491×10−8 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
[f / h]= 1/ 250, |
|
[f ]= h / 250 |
|||||||||
прогиба ребра |
|
|
|
|
|
|
[f ]=1500 / 250 = 6мм > f = 2.05мм |
||||||||||
2.2.3 Расчёт горизонтального ребра жёсткости Принята шарнирная схема соединения горизонтальных рёбер жёсткости.
Расчётная схема ребра будет представлена равномерно загруженной простой балкой (рис. 2.5)
Величина распределённой нагрузки на ребро
q0 = (qср.в × hв + qср.н × hн ) / 2,
где qср.в , qср.н - среднее давление на обшивку бункера между
Рис. 2.5 – Расчётная схема горизонтальными рёбрами выше и ниже расчётного ребра. горизонтального ребра Т.к. hв = hн = 1,5
жёсткости
где у=4,5м – текущая координата по глубине (глубина расположения ребра)
Нормативный момент
M n = q0 × a2 /8 = 43×62 /8 = 193.5кН
21
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Расчётный момент
M = M n ×γ f = 193.5×1.2 = 232.2кН × м
Требуемый момент сопротивления
|
W |
min |
|
|
232.2 ×103 |
|
|
1.35×10−3 м3 |
= 1235см3 |
|||||||||
|
235×106 ×0.8 |
|||||||||||||||||
Принято І 450×180 ТУ 14-2-24-72, Wx=1280см3, g=65кг/м, Ix=28870см4 |
||||||||||||||||||
Прогиб горизонтального ребра жёсткости [ 4 ] |
|
|
||||||||||||||||
f = |
5 |
|
× |
q |
0 |
× a4 |
|
= |
5 |
|
× |
|
|
43×103 |
×64 |
= 12мм, |
||
384 |
|
E × I |
384 |
|
2.1 |
×1011 × 28870 ×10−8 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
[f ]= |
|
6000 |
|
= 24мм > f = 12мм |
|
||||||||
|
|
|
|
|
250 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2.2.4 Расчёт толщины обшивки призматической части бункера |
||||||||||||||||||
Обшивку приваривают к рёбрам жёсткости. Её расчёт ведут как заземлённую по контуру пластину [ 1 ]. Расчётная схема пластины приведена на рис. 2.6
Максимальный изгибающий момент в центре пластины [4].
|
|
|
|
M max = β × qср × h2 ×l, |
|
||
|
где β – коэф. пропорциональности; |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h / l |
1,00 |
1,25 |
|
1,5 |
1,75 |
|
|
β |
0,0513 |
0,0665 |
|
0,0757 |
0,0817 |
|
при h / l =1 β =0,0513 |
|
|
||||
|
|
|
|
qср. = (qm + qn ) / 2, |
|
||
Рис. 2.6 – Расчётная |
qm ,qn - давление у верхней и нижней грани пластины |
||||||
|
qср = ( ym + yn ) ×γ × k / 2 = (4.5 + 6) ×13×0.49 / 2 = 33.46кН / м2 |
||||||
схема пластины |
|
M max |
= 0.0513×33.46 ×1.52 ×1.5 = 5.8кН × м |
|
|||
Толщина пластины обшивки [ 1 ]
δ = 
6 × β × qср × h2 /(Ry ×γ c )
Принято Ry =235МПа; для обшивки защищённой футеровкой γ c =1,0, не защищённой- 0,8
δ = 
6 ×0,0513×33,46 ×103 ×1,52 /(235×106 ×0,8) = 0,0111м
Принято δ = 0,012м .
Задание 2.3 Определить полное нормативное давление в силосе круглого поперечного сечения. Данные для расчёта приведены в таблице.
22
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Таблица 2.2 Исходные данные к заданию 2.3
№ |
Сыпучий материал |
|
Размеры силоса, м |
|
||||
Объёмный |
Угол |
Коэф. |
d |
|
h |
|
h1 |
|
варианта |
вес, кН/м3 |
ϕ , град |
трения,f |
|
|
|
|
|
1/11 |
16 |
35 |
0,7 |
6 |
|
19,2/9,6 |
|
2,5 |
2/12 |
16 |
34 |
0,8 |
6 |
|
19,2/9,6 |
|
2,6 |
3/13 |
10 |
36 |
0,3 |
6 |
|
19,2/9,6 |
|
2,6 |
4/14 |
10 |
41 |
0,8 |
6 |
|
19,2/14,4 |
|
2,6 |
5/15 |
16 |
34 |
0,7 |
12 |
|
19,2/30 |
|
5,6 |
6/16 |
16 |
28 |
0,4 |
12 |
|
19,2/30 |
|
5,4 |
7/17 |
10 |
36 |
0,3 |
6 |
|
9,6/18 |
|
2,5 |
8/18 |
10 |
40 |
0,8 |
6 |
|
14,4/19,2 |
|
2,5 |
9/19 |
16 |
36 |
0,35 |
12 |
|
19,2/9,6 |
|
5,5 |
10/20 |
16 |
39 |
0,76 |
12 |
|
19,2/9,6 |
|
5,5 |
Пример
Задание 2.3 Определить полное нормативное давление в силосе и расчитать железобетонную стену силоса при условии: диаметр силоса d=3м, высота h=15,6м, h1=1м, объёмный вес сыпучего – 16кН/м3, угол φ=300, коэффициент трения сыпучего о стенки f=0,6.
Решение
2.3.1 Основное нормативное вертикальное и горизонтальное давление в силосе равно [1]:
p′y = γ × y ×η , |
p′x = γ × y ×η × k , |
p′x = p′y × k , |
|
где γ - объёмный вес, 16кН/м3; |
|
|
|
y - текущая координата по высоте, равная 5м, 10м, 15,6м, 16,6м; |
|||
η - коэффициент зависания; |
|
|
|
k - коэффициент бокового распора. |
|
|
|
η = |
ρ |
× (1- e-k× f ×y / ρ ), |
|
k × f × y
ρ - гидравлический радиус, равный отношению поперечного сечения
силоса Ас к его периметру Р
23
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρ = A / P = |
π × d 2 |
|
× |
1 |
|
= d / 4 = 3/ 4 = 0.75; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
4 |
|
|
|
π × d |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k = tg |
2 |
æ |
90 -ϕ ö |
= tg |
2 |
æ |
90 - 30 ö |
= 0.333 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
÷ |
|
ç |
|
÷ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|||||||||||
y = 5м |
|
|
|
|
|
|
è |
ø |
|
|
|
è |
ø |
|
|||||||||
|
×(1- e-0,333×0,6×5/ 0,75 )= 0,553, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
η5 |
= |
|
|
|
0,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
0,333×0,6×5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
p¢y5 =16×5×0.553 = 44.2кН / м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
p¢x5 = 44,2×0.333 =14.7кН / м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
y = 10м |
|
|
×(1- e-0,333×0,6×10 / 0,75 )= 0,347, |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
η |
= |
|
0,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
10 |
|
|
|
0,333×0,6×10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
p¢y10 |
=16×10×0.347 = 55,52кН / м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
p¢x10 |
= 55,52×0.333 =18,5кН / м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
y =15,6м |
|
|
|
|
×(1- e-0,333×0,6×15,6/ 0,75 )= 0,237, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
η |
|
= |
0,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
15,6 |
|
|
|
0,333×0,6 |
×15,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
p¢y15,6 |
=16×15,6×0.273 = 59,1кН / м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
p¢x15,6 |
= 59,1×0.333 =19,68кН / м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
y = 16,6м |
|
|
|
|
×(1- e-0.333×0.6×16.6/ 0.75 )= 0.223 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
η |
|
= |
0,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
16,6 |
|
|
|
0,333×0,6 |
×16,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
p¢y16.6 |
=16×16.6×0.223 = 59,3кН / м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
p¢x16.6 = 59,3×0.333 =19,78кН / м2
Нормальное давление на наклонной площадке: y =15,6м
pn = p¢x ×sin 2 α + p¢y ×cos2 α =19.68×0.5 + 59.11×0.5 = 39.4кН / м2 , y =16,6м
pn =19.78×0.5 + 59.34×0.5 = 39.56кН / м2 ,
2.3.2 Полное нормативное (длительное и кратковременное) горизонтальное
давление сыпучего материала на стенки силоса p′x′ = a × p′x ,
где а – коэффициент учёта дополнительного давления при заполнении и опорожнении силоса, работе систем пневмовыпуска и т.п., а = 2;
p¢x¢15 = 2 ×19,68 = 39,36кН / м2 ,
2.3.3 Полное нормативное давление на днище
p ′y′ = a × p ′y 16 < γ × y
p¢y¢ = 2 ×59.3 = 118.6 < 16 ×16.6 = 265.6кН / м2
24
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
2.3.4 Расчёт стенок силоса
Растягивающее усилие оси сил горизонтального распора
|
|
|
F = a0 ×γ f × p′x′ × d / 2, |
|
|
где a0 - поправочный коэффициент, учитывающий |
|||
|
неравномерный характер давления сыпучего материала |
|||
|
на стенку цилиндра, a0 = 1...2,36, принято a0 = 1,4 ; |
|||
|
γ f - коэффициент надёжности по нагрузке, 1.3; |
|||
|
F = 1.4 ×1.3×39.36 ×3/ 2 = 108.2 ×103 Н / м. |
|||
|
Сечение арматуры класса А-ІІ, RS |
= 280МПа , |
||
|
A = F / R |
S |
= 108.2 ×103 /(280 ×106 ) = 3.865×10−4 м2 |
|
|
S |
|
|
|
|
Принято 5 А-ІІ Ø 10, A = 3.93см2 |
[ 4 ] |
||
|
|
|
S |
|
Рис. 2.7 – Нагрузка на |
Толщина стенок должна быть при Ø ≤ 6м 0,18м, |
|||
стенки силоса от |
Ø12м – 0,24м. Принято 0,18м |
|
||
сыпучего |
Принят бетон класса В25 с |
Eб = 21,5 ×103 МПа, |
||
|
Rв = 15МПа, |
|
Rвt,ser = 1.6МПа, |
|
Проверка стены на образование в нормальных сечениях трещин при центральном растяжении силой F
где
где
γ n × F £ Fcrc ,
F =108,2кН/м – расчётное значение растягивающей силы ; γ n =0,95 – коэффициент надёжности по назначению;
- усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин;
Fcrc = Rвt,ser × (A + 2 ×α × As ) - Sshr ,
Rвt,ser =1,6МПа;
A - площадь сечения стены высотой 1м,
A= 1× 0,18 = 0,18м2
α- отношение модуля упругости арматуры к начальному модулю упругости бетона,
α= Es / Eб = 210 ×103 /(21,5×103 ) = 9,8
Es = 210 ×103 МПа ;
Sshr = σ в × As - растягивающее усилие, вызванное стеснённой усадкой бетона; σв - напряжение в арматуре, вызванное усадкой бетона и принимаемое для
бетона класса В30 и ниже равным 30МПа;
Sshr = 30 ×106 ×3,93×10−4 = 117,9 ×102
Fcrc = 1,6 ×106 ×(0,18 + 2 ×9,8×3,93×10−4 ) -117,9 ×102 = 288,5×103 Н / м, 0,95×108,2кН / м = 102,8кН / м < 288,5кН / м
25
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Вертикальное сжимающее усилие на единицу длины стены, вызванное
зависанием сыпучего материала
Fy = γ f × ρ ×(γ × y - p′y )
где γ f = 1.3; ρ = 0.75;γ = 16кН / м3 ; y = 15,6м; p¢y = 59кН / м2 ;
Fy = 1,3× 0,75×(16 ×103 ×15,6 - 59 ×103 )= 185,8×103 Н / м
Сечение вертикальной арматуры
Asc = Fy / Rsc
Rsc - расчетное сопротивление арматуры сжатию. Для арматуры класса А-1
Rsc = 225МПа
Asc = 185,8×103 / 225 ×106 = 8,26 ×10−4 м2
Принято 6 А-І Ø 14, AS = 9,23см2 [ 4 ]
26
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
3 Проектирование конвейерной галереи
Задание 3.1 Составить конструктивную схему конвейерной галереи. Исходные данные для выполнения задания приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1 Исходные данные к заданию 3.1
|
Ширина |
Уровень примыкания, м |
Длина |
|
Вариант |
галереи по |
нижний |
верхний |
галереи, м |
|
осям ферм, м |
|
|
|
1/14* |
5,2 |
3,6/9,6 |
21,6/32,4 |
81,0/144,0 |
2/15 |
8,5 |
10,8 |
21,6/39,6 |
42,0/126,0 |
3/16 |
8,5 |
0,0/12,0 |
18,0/36,0 |
66,0/162,0 |
4/17 |
4,6 |
0,0 |
36,0/10,8 |
147,0/54,0 |
5/18 |
4,6 |
6,0/12,0 |
12,0/21,6 |
51,0/48,0 |
6/19 |
8,5 |
6,0/7,2 |
43,8/7,2 |
174,0/147,0 |
7/20 |
10 |
12,0 |
40,2/43,8 |
102,0/186,0 |
8/21 |
10 |
13,8/6,0 |
36,6/40,2 |
132,0/150,0 |
9/22 |
10/5,8 |
0,0/9,6 |
25,2/36,6 |
108,0/120,0 |
10/23 |
4,6 |
7,2/6,0 |
18,6/25,8 |
141,0/105,0 |
11/24 |
8,5 |
13,8/0,0 |
19,8/10,8 |
66,0/114,0 |
12/25 |
5,2 |
7,2/12,0 |
7,2/18,6 |
159,0/87,0 |
13 |
7,0 |
7,2 |
10,8 |
69,0 |
*)- в знаменателе указаны значения вариантов №14…25
Указания к выполнению задания
Высоту ферм по осям поясов принять равной 3м, расположение конвейера (конвейеров) – по нижнему поясу. Плиты покрытия и перекрытия принять железобетонные, длиной 6м.
Выбрать величину пролётов ферм, расположение шарнирных и неподвижных опор, схему решётки ферм пролётного строения (фасадных и ветровых) и опор.
При высоте опор до 12, от 12до 20 и свыше 20м пролёт ферм принимать соответственно 18, 24 и 30м.
Ширину неподвижных опор принимать 3м, при высоте более 15м – 6м.
Расстояние между неподвижными опорами двух смежных температурных блоков при стальных опорах не должно превышать 200м. Расстояние от
неподвижной опоры до границы температурного блока не должно превышать
120м [ 3, 5 ].
На конструктивной схеме конвейерной галереи указать размеры пролётов всех ферм, опор, температурного блока.
27
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Пример
Задание 3.1 Составить конструктивную схему конвейерной галереи в условиях: ширина галереи по осям ферм - 5,2м; уровень примыкания: нижний, Нн - 9,6м;
верхний, Нв - 32,4м;
длина галереи, L - 114м.
Решение
Угол наклона галереи
α = arcsin(Hв - Hн ) / L = arcsin(32.4 - 9.6) /114 = 11.5370 .
Принята конструктивная схема галереи с консольным примыканием ферм и одной неподвижной опорой в температурном блоке.
Высота І шарнирной опоры
h1 = lk ×sin α + Hн = 6 ×0.2 + 9.6 = 10.8м
где lk = 6,0м - длина консоли,
sin11,5370 = 0,2
Высота ІІ шарнирной опоры
h2 = h1 + lф*1 ×sin α = 10,8 +18×0,2 = 14,4м
где lф*1 - расстояние между опорами фермы І, принято lф*1 = 18,0м
Длина фермы І
lф1 = lk + lф*1 = 6 +18 = 24м
Высота опоры ІІІ
h3 = h2 + lф2 ×sin α = 14,4 + 24 ×0,2 = 19,2м
где lф2 - 24м (высота установки фермы более 12м) Принята опора неподвижная с l0 = 6м
Вторая отметка опоры
h3 = h3 + l0 ×sin α = 19,2 + 6 ×0,2 = 20,4м
Высота опоры IV
Высота установки остальных ферм пролётного строения более 20м,их длина принята равной по30м.
h4 = h3* + lф3 ×sin α = 20,04 + 30 ×0,2 = 26,4м
Высота опоры V
h5 = h4 + lф4 ×sin 200 = 26,4 + 30 × 0,2 = 32,4м
Исходя из общей длины галереи принято верхнее примыкание галереи на сооружение, а опора №4 парной. Конструктивная схема галереи приведена на рисунке.
28
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Расстояния между фундаментами опор
l0−1 = lk cosα = 6 |
× 0.98 |
= 5.88м |
|||
|
= l* |
cosα = |
0.98 |
= 17,64м ; |
|
l |
×0,98 |
= 18 |
× 0.98 |
||
1−2 |
ф1 |
|
= 24 ×0.98 = 23,52м ; |
||
l2−3 |
= lф2 × 0,98 |
||||
l2−3* = l0 × 0,98 = 6 × 0.98 = 5,88м ; |
|||||
l3*−4 |
= lф3 ×0,98 = 30 × 0.98 = 29,39м ; |
||||
l4−5 |
= lф4 × 0,98 |
= 30 ×0.98 = 29,39м . |
|||
Рис. 3.1 – Конструктивная схема галереи
Рис. 3.2 – План балок, тяжей и связей покрытия (а) и перекрытия галереи
Рис. 3.3 – Схемы опор галереи
29
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
ЛИТЕРАТУРА
1.Баклашов И.В., Борисов В.Н., Максимов А.П. Проектирование и строительство горнотехнических зданий и сооружений. Горнотехнические здания и сооружения. Учеб. Для вузов/Под ред. И.В. Баклашова – М.: Недра, 1991. – 246с.
2.Максимов А.П. горнотехнические здания и сооружения. – М.: Наука, 1984 – 263с.
3.Методические указания и контрольные задания по курсу “Горнотехнические здания и сооружения” (для студентов специальности 0904 дневной и заочной форм обучения) /Сост. В.Б. Волошин. – Коммунарск: КГМИ, 1991. – 31с.
4.Фесик С.П. Справочник по сопротивлению материалов. – К.: Будiвельник, 1970. – 308с.
5.Справочник проектировщика инженерных сооружений/В.Ш. Козлов и др.
– К.: Будiвельник, 1988. – 352с.
30
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com