Установка силосов на фундамент

Обновлено: 29.04.2024

СИЛОСЫ СТАЛЬНЫЕ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЫПУЧИХ ПРОДУКТОВ

Vertical cylindrical steel silos for bulk products storaging. Design rules

Предисловие

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Закрытое акционерное общество "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им.Н.П.Мельникова" (ЗАО "ЦНИИПСК им.Н.П.Мельникова")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

Введение

Настоящий свод правил разработан авторским коллективом ЗАО "ЦНИИПСК им.Н.П.Мельникова" (руководитель организации-разработчика - Н.Г.Силина, руководитель разработки - Е.А.Понурова, исполнители - канд.техн.наук А.И.Гуров, канд.техн.наук К.К.Рябой) при участии ООО НТЦ "Ферммаш" (канд.техн.наук, доц.В.И.Стяжкин).

1 Область применения

1.1 Настоящий свод правил устанавливает правила проектирования и распространяется на стальные вертикальные цилиндрические силосы для хранения сыпучих продуктов объемом до 30000 м с плоским днищем на фундаменте и до 2000 м с плоским и коническим днищем на опорной конструкции.

1.2 Настоящий свод правил не устанавливает требований к проектированию стальных вертикальных цилиндрических силосов для районов с повышенной сейсмической активностью.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 9.304-87 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия газотермические. Общие требования и методы контроля

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ 27772-2015 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия

ГОСТ 31385-2016 Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия

СП 12.13130.2009 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности (с изменением N 1)

СП 16.13330.2017 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции"

СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"

СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"

СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии"

СП 43.13330.2012 "СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий" (с изменением N 1)

СП 71.13330.2017 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия"

СП 108.13330.2012 "СНиП 2.10.05-85* Предприятия, здания и сооружения по хранению и переработке зерна" (с изменением N 1)

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины, определения и обозначения

3.1 Термины и определения

В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 внутренний поток: Поток части сыпучего продукта при разгрузке, граница которого проходит внутри находящегося в состоянии покоя остального продукта и не соприкасается со стенкой силоса.

3.1.2 воронка: Нижняя коническая часть силоса.

3.1.3 зона перехода: Зона соединения (сопряжения) стенки с днищем.

3.1.4 кипящий слой: Состояние части сыпучего продукта, который при работе пневматических систем выпуска с нагнетанием воздуха или газа становится более однородным (гомогенизация) и приобретает свойства жидкости.

3.1.5 массовый поток: Поток сыпучего продукта при разгрузке, в котором все его частицы двигаются одновременно.

3.1.6 низкий силос: Силос с отношением высоты стенки к диаметру менее 1,0.

3.1.7 переход продукта: Верхняя граница части сыпучего продукта, находящегося при разгрузке силоса в состоянии покоя.

3.1.8 порошкообразный сыпучий продукт: Продукт, средний размер частиц которого менее 0,05 мм.

3.1.9 силос: Наземное строительное сооружение с загрузочным и разгрузочным отверстием, предназначенное для перегрузки или хранения сыпучих продуктов и состоящее из верхней цилиндрической части (стенки), крыши и конического или плоского днища.

3.1.10 смешанный поток: Поток сыпучего продукта при разгрузке, в котором канал текучести на одной части высоты силоса является внутренним, а на другой части высоты соприкасается со стенкой силоса.

3.1.11 стенка силоса: Цилиндрическая часть силоса.

3.1.12 сыпучий продукт: Смесь твердых частиц произвольной формы, находящихся в контакте.

3.1.13 центральный поток: Внутренний поток сыпучего продукта при разгрузке, в котором канал текучести располагается по центру силоса.

3.1.14 эксцентричное заполнение: Заполнение силоса, при котором пик насыпаемой поверхности сыпучего продукта имеет смещение относительно вертикальной оси силоса.

3.2 Обозначения

В настоящем своде правил применены следующие обозначения:

A - поверхность поперечного сечения стенки силоса (площадь поперечного сечения);

- коэффициент рассеяния или коэффициент пересчета коэффициента горизонтальной нагрузки;

- коэффициент рассеяния или коэффициент пересчета коэффициентов трения о стенки;

- коэффициент рассеяния или коэффициент пересчета угла внутреннего трения;

- параметр сыпучего продукта локальной поверхностной нагрузки (коэффициент увеличения нагрузки);

- характеристический габаритный размер внутреннего поперечного сечения силоса;

- наибольший эксцентриситет насыпного конуса на поверхности сыпучего продукта при заполнении;

- эксцентриситет средней точки сливного отверстия;

- эксцентриситет пика насыпного конуса на поверхности сыпучего продукта при заполненном силосе;

- высота стенки силоса, измеренная от перехода воронки вплоть до эквивалентной поверхности сыпучего продукта;

K - характеристическое значение коэффициента горизонтальной нагрузки;

- среднее значение коэффициента горизонтальной нагрузки;

p - давление;

- давление от сыпучего продукта, перпендикулярное стенкам воронки;

r - эквивалентный радиус силоса ();

t - толщина стенки силоса;

U - внутренняя окружность поперечного сечения стенки силоса;

z - глубина под эквивалентной поверхностью сыпучего продукта в заполненном состоянии;

- средний угол наклона стенок воронки по отношению к горизонтальной плоскости;

- угол наклона стенки воронки относительно вертикали;

- значение удельного веса хранимого сыпучего продукта;

- характеристическое значение угла трения о стенки на вертикальной стенке силоса;

- среднее значение коэффициента трения о стенки между сыпучим продуктом и стенкой силоса;

- угол естественного откоса сыпучего продукта [угол, образуемый линией естественного откоса (отвала) сыпучего материала с горизонтальной плоскостью];

- угол трения о стенки (arctg ) между сыпучим продуктом и стенкой воронки.

4 Основные положения

Проектирование стальных вертикальных цилиндрических силосов для сыпучих продуктов и расчет их конструкций следует проводить в соответствии с требованиями СП 20.13330, СП 22.13330, СП 16.13330, СП 108.13330, ГОСТ 27751, ГОСТ 31385, ГОСТ 21778 и настоящего свода правил.

Современные силосы и элеваторы – это сложные инженерные системы, которые можно отнести к крупным постройкам сельскохозяйственного назначения. Как правило, конструктивно они состоят из емкости большого размера для хранения продукции растениеводства, в которую встроены системы вентиляции, перемешивания, устройства для загрузки и выгрузки, системы автоматизированного управления режимами работы.

С учетом значительного веса постройки особая роль отводится фундаменту для силоса (элеватора), от качества изготовления которого зависит не только надежность эксплуатации системы, но и срок ее службы.

1 — Крыша, 2 — Корпус, 3 — Воздухоотвод, 4,5 — Лестница, 6 — Смотровой люк, 7 — Площадка обслуживания, 8 — Площадка, 9 — Зачистной шнек, 10 — Вентилятор, 11 — Решетки системы вентиляции, 12 — Крепление для термоподвесок, 13 — Термоподвески, 14 — Эстакада (надсилосная галерея)

Чтобы фундамент под силос обеспечил расчетный срок службы строения, его проектированием и изготовлением должны заниматься организации, имеющие не только лицензию на выполнение подобных строительных работ, но и обладающих достаточным опытом их проведения, а также необходимым оборудованием (бетононасосы для заливки промышленных фундаментов). При этом, фундаменты под силоса проектируется только после геологоразведочных работ, проводимых на месте его возведения. Они дают исчерпывающую информацию о характере грунта, которая должна учитываться при проектировании фундамента.

На этапе возведения фундаментов выполняется установка силового трансформатора (если есть такая необходимость), обустраивается основной вводной распределительный шкаф объекта. Помимо этого, часто при обустройстве фундамента, закладываются коммуникации для подвода электроэнергии к главному шкафу управления (автоматики), шнековые транспортёры и вентиляторы силосов .

Как устроен фундамент для силоса или элеватора?

В большинстве случаев силосы и элеваторы изготавливают в виде цилиндрических колонн, основание которых устанавливают на монолитный ленточный фундамент. В зависимости от особенностей конструкции сооружения в части размещения бункеров под погрузку и выгрузку продукции, а также размещение исполнительных механизмов и средств автоматики, фундамент может быть выполнен в нескольких исполнениях:

Ленточный монолитный фундамент для силоса и элеватора, внутри которого заливается круглое, механически не связанное с ленточным фундаментом, бетонное основание. При этом давление колонны или емкости силоса принимает на себя ленточная часть основания, а давление содержимого – круглая бетонная платформа.
Сложная монолитная конструкция, объединяющая в своей конструкции как сам фундамент, так и помещения для размещения систем управления, энергообеспечения, исполнительных механизмов и бункеров для погрузки в транспорт. В этом случае платформа, принимающая на себя давление продукции, представляет собой монолитную площадку, составляющую единое целое с кольцевым фундаментом.

монолитный фундамент под силос

В зависимости от типа почвы, фундамент для силоса и элеватора может заливаться как на подушку, так и на предварительно установленные сваи.

Как возводят фундаменты для силосов?

Для изготовления фундамента этого типа используется монолитная опалубка, в которой устанавливается стальная арматура. Далее пространство внутри опалубки заливают бетоном с последующим уплотнением. Затем устанавливается следующий ряд опалубки, а процедура повторяется до тех пор, пока монолитный фундамент под силос не будет соответствовать проекту. После затвердевания бетона опалубка снимается и проводится проверка качества и прочностных характеристик фундамента на соответствие проектным параметрам.

процесс заливки фундамента под силоса

На сегодняшний день именно монолитный фундамент является оптимальным с точки зрения надежности, длительности эксплуатации и технического обслуживания, поэтому его чаще всего используют как основу для возведения этих сложных инженерных систем.

Именно от их надежности напрямую зависит качество продукции и прибыль сельскохозяйственных предприятий или компаний, предоставляющих услуги элеваторов и силосов.

Фундаментом под силос является круглая ж/б плита, на которую он опирается посредством 48 стоек расположен на 1,4м друг от друга по окружности. Расчет самого силоса выполняла турецкая фирма и предоставила следущие нагрузки: вертикальная реакция на одну стойку 786кН, давление от зерна в силосе на фунд. плиту 16кН/м2.
При задании этих нагрузок при толщине плиты 0,5м получается огромная верхняя арматура в центре.Причем при увелечении толщины плиты арматура увеличивается.С чем это связано? Пробовал заменить точечную нагрузку от стоек линейной.Это уменьшило арматуру, но насколко это правильно?

Может я неправильно понимаю, но каким образом передается давление от зерна на фундамент, ведь силос подразумевает под собой опирание через стойки?

Ну тогда это уже не силос. А так в принципе логично, что у тебя сверху больная арматура. В этом случае у тебя арматура сильно зависит от грунтов основания - попробуй задать другие характеристики для грунта и посмотри что получится.

У тебя скорее всего заданы грунты с большой несущей способностью, и т.к. у тебя довольно большой пролет необходимо уменьшить напряжение в грунте по контуру опирания - там где опираются стойки - попробуй добавить консольный вылет плиты за контур силоса, т.е. задай плиту к примеру диам. 25м

Т.е ввести законтурные элементы или увеличить диаметр плиты? Корректно ли я заменил точечную нагрузку на линейную?Ведь точечная нагрузка без формирования АЖТ приводит к скачкам напряжений.

При коэффициэнте С1=500т/м3 верхняя армтура равна 45см2/м.п
при С1=300т/м3 верхняя арматура 56см2/п.м.
И все равно мне непонятно почему с увелечением толщины арматура увеличивается.(может это связано с увелечение жесткости плиты)?

Считаем суммы сил:
контурная нагрузка 48*786 = 37728 кН
нагрузка от зерна на дно 3.14*11^2*16=6082 кН
Всего 43864 кН.
Среднее давление по подошве 43864/380 = 115 кПа или 11.5 т/м2
Теперь переверните мысленно силос вверх ногами и посчитайте фундаментную плиту как перекрытие на нагрузку 115-16=99 кПа = 9.9 т/м2. При пролете 22 м плита должна получиться колоссальная. Понятно, что реально железобетон на таком пролете работать будет плохо даже при толщине 0.5 м. Поэтому когда мы ставим силос на основание давление передается большей частью в зоне опирания стен по линии стоек. Под серединой плиты давление уменьшается. Поэтому чем плита тоньше - тем меньше в ней усилия. Она просто гнется вместо того, чтобы распределять давление. Если мы делаем ее жесткой - она начинает приближать эпюру давления на основание к равномерной и в ней возникают колоссальные моменты. Детали опирания стоек не должны оказывать существенного влияния на моменты в центре - вспомните принцип Сен-Венана.
Причина увеличения момента в плите при увеличении ее толщины понятна - белее жесткая конструкция "перетягивает" на себя усилия, выравнивая эпюру контактных напряжений. Как решать проблему проектирования - сказать сейчас сложно. Нужно знать геологию площадки.

Основание слагают следующие грунты:
1 песчаная подушка 1м толщиной
2 суглинок Е=181кгс/см2 с=0,29 ф=23 толщина 4м
3 песок Е=381кгс/см2 с=0,04 ф=35 толщина 15м
А если по контору опирания стоек плиту сделать 2метра высоту и 0,6шириной и поставить на подошву шириной 1,4м и толщиной 600мм. А по центру сделать засыпку пескои с послойным уплотнением и сверху бетонную подготовку. Не приведет ли это в случаи неравномерной осадки что плита зависнит на колце?

Геотехника. Теория и практика

Jonny17 в "Пособие по проектированию предприятий,зданий и сооружений по хранению и переработке зерна (к СНиП 2.10.05-85)" есть рекомендации по расчету конструкций силосов, в том числе по конструктивному решению фундаментов.
Давление на плиту 1,6 т/м2 от зерна не мало ?. В Пособии приводятся нагрузки на днище силосов типовых зерновых элеваторов до 20-30 т/м2 .

Вот если б не было засыпки зерна на фундамент, то надо было бы просто фундамент сделать в виде кольца , но в вашем случае могут быть проблемы с гидроизоляцией центральной части. А почему не хотите применить сваи под каждую колонну? Это значительно снимет усилья в плите.

Согласен с AMS: нагрузки при опирании зерна на фундамент- вся вертикальная от толщины засыпки- при приличной высоте силоса - может быть и 20-30т
по моему - при работе плиты под равномерно распределеной нагрузкой на плиту на упругом (равномерно-уплотненном) основании роль плиты сведется к передаче сжатия (без изгиба) на грунт по всей площади - с конструктивной арматурой.
честно - не понял,откуда 78т стойку, если зерно лежит на фундаменте,
трение зерна об стенку - но не до такой же степени.
короче - хоть общий вид с габаритными размерами - а то хз, что там турки насчитали

Геотехника. Теория и практика

alexfr - действительно, чтобы анализировать расчетную схему необходим разрез и план .
Конструктивно - технологические решения зерновых силосов могут быть с подсилосными помещениями с перекрытием толщиной до 1 м и более. От него нагрузка передается на колонны. При таком решении приведенные нагрузки вполне вероятны - на колонны от подсилосного перекрытия - до 78 т на стойки с шагом 1,4 м, на пол - от технологических нагрузок.

Первый раз проектирую фундаменты под сооружения такого типа. Нашел в СП соружения промышленных предприятий
п.7.3.24. Аэродинамические коэффициенты при расчете силосов на ветровые нагрузки принимаются по СП 20.13330.
Аэродинамические коэффициенты общего лобового сопротивления силосов при расчете нижней зоны силосов (колонн и фундаментов) допускается принимать: для одиночных силосов, расположенных от других на расстоянии, большем 3 диаметров силосов (по центрам), c = 0,7; при меньшем расстоянии c - 1,3; для сблокированных силосов c - 1,4.
В моем случае один силос отдельностоящий с диаметром бочки 2,35м, общей высотой 20,5 м на 4-х опорах с нормативной нагрузкой на каждую опору 15т в загруженном состоянии. Собственный вес силоса 3,1т
Расстояние между этим силосом и другими силосами больше трех диаметров по центрам, но к этому силосу на расстоянии 1м примыкает наклонная галерея и бетоносмесительный узел. Могут ли как то эти сооружения оказывать влияние в худшую сторону на аэродинамический коэффициент или же если в СП сказано про расстояние между силосами 3d, то учитывать их влияние не стоит? Примыкающие сооружения прямоугольной формы, а силосы круглойя так понимаю за счет круглой формы и учитываетсяч влияние одного силоса на другой? Я не учитывал изменение аэродинамических коэффициентов для расчета отдельностоящего силоса и принял аэродинамический коэффициент 0,7. Таким образом в результате у меня получился фундамент размером 3,6x3,6м. Нормативные усилия на подошву фундамента М=43.15тxм, N=57,6т. Основополагающую роль в расчете играл отрыв при незаполненной бочке силоса.
Четыре силоса расположены близко друг к другу, расстояние между осями 4,4м при диаметре силосов 3,5м. Принял аэродинамический кэффициент 1,3. Силос представляет собой конструкцию на 4-х опорах с нормативной нагрузкой на каждую опору 45т в загруженном состоянии. Основополагающую роль играл расчет по прочности грунтового основания расчетное сопротивление грунта R=15т/м2. Высота силосов 19м.
Собственный вес 5,6т. Размеры фундаментов получились 4,6x4.3 м. Объеднил фундаменты этих силосов в фундментную плиту, так как они накладывались друг на другаПри расчете использовал эквивалентные фундаменты вырезанные из этой фундаментной плиты, размеры которых были приблизительно аналогичными 4,6x4,3м.
Вопрос к людям, которые сталкивались с аналогичными сооружениями: не слишком ли маленькие у меня получились размеры фундаментов?

Посмотрите "Руководство по расчёту зданий и сооружений на действие ветра" табл. 1 п.19в. Коэффициент для одиночного силоса можно считать по Д.1.12 СП 20.13330.2011 (у меня обычно около 0,7 получается). По поводу влияния галереи не знаю. Но вертикальное здание стоящее рядом с силосом стоит учесть за d можно взять бОльшую сторону здания.
Прикинул ваш фундамент на отрыв. Если усилия, которые вы дали уже с учётом веса фундамента, то отрыв не проходит. Я бы для силосов выбрал трапецевидную эпюру p_min >=0.25 *p_max.

Akim_1989, на отрыв проверяете как для квадрата W, а как для ромба ? Обычно момент сопротивления получается меньше.
Подскажите в чем Вы расчет проводили, наглядно !

Для диагонального ветра согласен, что больше будет. Я посчитал на нагрузки ТС.
Считал в программе собственной разработки.

Согласно "Руководству по проектированию плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа" п.1.1 силоса относятся к сооружениям башенного типа, а согласно СП 22.13330.2011

Прикинул фундамент без отрыва pmax/pmin>0,25 получились размеры 4,6x4,6м при заглублении 2,5м. А почему это соотношение должно быть >0,25 (почему просто без отрыва не принять) ведь если отрыва не будет , то и крена не будет, и на всем сооружении это никак не скажется?
Как вы считаете у меня бочка силоса опирается на решетчатую опору, так вот высота опоры 12м а бочки 9м, мне аэродинамические коэффициенты общего лобового сопротивления определять отдельно для бочки силоса 0,7 и для решетчатой башни у меня 1,4 или же всю данную конструкцию рассматривать как силос и аэродинамический коэффициент общего лобового сопротивления принять 0,7?

Как вы считаете у меня бочка силоса опирается на решетчатую опору, так вот высота опоры 12м а бочки 9м, мне аэродинамические коэффициенты общего лобового сопротивления определять отдельно для бочки силоса 0,7 и для решетчатой башни у меня 1,4 или же всю данную конструкцию рассматривать как силос и аэродинамический коэффициент общего лобового сопротивления принять 0,7?

Геотехника. Теория и практика

Читайте также: