автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Исследование динамики и напряженно-деформированного состояния, совершенствование конструкций навивных металлических силосов

íVv..-';-. CiJ/-jeu.

ДШ ШЕЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ

îHIRICÏEPCTBO BUGHSro И СРЗДЦЕГ0 СТЕГАЛЬНОГО 0БРЛЭ03/13Ш УЗБЕКСКОЙ ССР

Т/ШШСШЗ /1РХ11Х21СШ10.СТРШТЗШйа ПНСБ'/0Т

На правах рукописи УДК 624.014.001.5 699.814(574.51)

CjS£IiE'E3 САШ! ГСУ^ТРОЕПЧ

иссщс&те дшакйп Ii ц/пгазашо-дйорглро-

В/ИНОГО СОСТОЯЕШ, ОТИНШЯВОВЯНЕ гССШТРУШПа ШИПЗНХ izuœmcizu ШССОЗ

6псцггашшз% 05.23.01 - Сгропгатъп.'гз i:ciracp;-;:r.r:;!,

одзгля я согруп?тая

АВТ0Р35ЕРАТ

Л^сссргася па ссгсексшм у'впсЛ сгспеш «гаяпчсспп: пзуз

fe;eHi' - 1991

Работа выполнена в проектной и научио-иселедоватол ь-

сцоы Тосшшсредазпротернопроект"

Научный руководитель: кандидат технических наук

Н.У.ШЫБАЕВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор К.И.РУЗШЗВ кандидат технических наук, Ш.А.ХАКИМОВ

Ведущая организация: Госнмиеибпромзернспроект

г.Новосибир«.

Ж

^Згщита состоится "/'Г8г ¿¿¿¿ГАртА 199 ¿г. Тосов на заседании специализщэбвашого Совета

К 067.03.11 по присуждению учёной степени кандидата технических наук при Ташкентском архитектурно-строительном институте по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения, по адресу:

г.Ташкент, ул.Якуба Коласа 16, ауд.49. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТаиШ: по адресу: г.Талшент, ул.А.Навои, 13.

Отзыв по диссертащш просим направлять по адресу: 700015 г.Ташкент, ул.Навои 13, в специализированный Совет К 067.03.11.

Автореферат разослан "

Я.

Ученый » секретарь ^ Д'.-СЬё^атоэй^лвебтого Совета, гч ( наук.

канлидат- тв'лтц йен» наук,

/доцент . ВЕДТ:'ГНИКОВ

■л ■. V

- 3 -

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ: В современных экономических условиях производители сельскохозяйственной продукции в нашей саране стремятся сами хранить и перерабатывать собранный урожай. Зерновым хозяйствам это дает возможность продавать зерно более высоких товарных кондиций"по повы -данным закупочным ценам» снизить сроки уборки урожая и транспортные расхода, наладить у себя производство комбикормов из зерноотходов. Все это вызвало необходимость строительства в короткие сроки новых емкостей для хранения зерна, расположенных непосредственно в хозяйствах.

Из всех типов зернохранилищ наиболее быстровозводамы-ш являются навивше металлические силоса. Их строительство не требует доставки на стройплощадку крупногабаритных грузов, позволяет обойтись без тяжелей подъемной техники, что весьма важно при строительстве в глубинных районах сбора зерна - вдали от баз стройиндустрии.

Использовать в практике строительства преимущества металлических зернохранилищ при широком распространении их строительства на районы Средней Азии и Казахстана с резко-континентальным климатом и повышенной сейсмичностью можно только после выполнения исследований их работы на комплекс статически,., динамических и температурных воздействий.

Анализ отечественных и зарубежных литературных источников показал, что экспериментальных данных о напряженно-деформированном состоянии натурных навивных силосов в реальных условиях их эксплуатации недостаточно. Не изучен также вопрос о влиянии на их прочность суточных темпера -турных перепадем при неравномерной инсоляции поверхности их оболочек.

Работа оборудования зерноперерабатывалцих предприятий, ветер, сейсмические движения грунта создают динамические воздействия на оболочку силоса и хранящийся в нем сыпучий: материал. Тем не менее, анализ показал, что исследований динамических параметров металлических силосов не проводилось.

Ряд аварий навивных силосов показал-необходимость изучения действительной работы их оболочек в реальных условиях эксплуатации.необходимость совершенствования методов их расчета и конструктивных решений.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Получение экспериментальных данных о действительной работе навивных силосоэ при действии комплекса статических, динамических и температурных воздействий; разработка на их основе рекомендаций по совершенст -вованию методов расчета металлических силосов и повышению их эксплуатационной надежности; разработка новых консч^ук« тивных решений навивных оболочек.

. НА ЗАЩШ- ВЫНОСЯТСЯ: . - экспериментальные данные о напряженно-деформированном состоянии натурного навивного силоса в реальных условиях эксплуатации.

- экспериментально-теоретические данные о рас предо -лении температуры в стенке освещенного Солнцем силоса и дополнительных растягивающих напряжений от суточного пе -репада температур,

- результаты ¡экспериментов по определению динамических параметров металлических силосов и методика учета в динамических моделях конструктивных особенностей навивных силосов.

-рексмзвдащн по повышению эксплуатационной надеж -поста навивных.силосов.

- новые конструктивные решения силосов, возводимых методом навивки.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые проведены ¡эксперименты в условиях строительства и эксплуатации натурных навивных силосов большой емкости и получены данные о их напряженно-деформир ованиоы сос тсяили.

Получены экспериментальные данные о суточном изменении температур в стенке освещенного Солнцем навивного силоса и о дополнительных температурных, напряжениях в его стент'.е. Предложена методика расчета их на ЭВМ с помощью метода конечных олементов.

Определены дкнашческие характеристики металлических силосов, уточнена динамическая модель навивного силоса. Расчетным путем проанализирована реагцяя оболочки навив -ного силоса на динамическое воздействие.

Разработаны новые конструкции навивных силосов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. На основе проведенных в работе экспериментальных и теоретических исследований уточнена методика расчета металлических силосов на ЭВМ методом конечных элементов.

Выявление динамических свойств металлических силосов позволило разраб. гать рекомендации по повышению их эксплуатационной надежности.

Новые конструктивные решения позволили повысить прочность и сейсмостойкость навивных силосов, улучшить их теплоизоляционные свойства.

РЕАЛИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ: Результаты исследований внедрены в институте "Госниисредазпронзернопроект" «использованы при усилении навивных силосов Кара-Суйского КХП КиргССР. Экономический эффект от внедрения 178тыс.руб.

Предлождены новые технические решения металлического силоса, возводимого методом навивки, повьшаюцие прочность и устойчивость обаг >чки при одновременном улучшении условий хранения зерна (Закрытые Авт.свид. ^ 1485700 и авт. свид. $ 1314750).

АПРОБАЩЯ РАБОМ. Материалы работы докладывались на Объединенном научной семинаре "Строительные конструкции, здания и сооружения" при специализированном Совете по защите кандидатских диссертаций К.067.03.11 в Ташкентском Политехническо; институте.

ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертации отражено в 6 печатных работах автора.

СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка использованных источников, приложения

- 6 - -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована необходимость исследований работы навивных металлических силосов на комплекс статических, динамических и температурных воздействий.

Первая глава посвящена анализу конструктивных решений металлических силосов, особенностям работы металлических силосов в процессе их эксплуатации. Приведен обзор исследований напряженно-деформированного состояния металлических силосов и динамики оболочек, заполненных жидкостью или упругим материалом.

На основе анализа и технико-экономического сравнения установлено, что наиболее технологичными в изготовлении, экономичными по расходу стали на единицу емкости являются силоса, возводимые методом навивки.

Показано, что для этих типов силосов являются неисследованными вопросы напряженно-деформированного состояния в реальных условиях их эксплуатации при воздействии комялек-, са статических, динамических и температурных воздействий.

Обобщены данные обследований 9 зернохранилищ с навивными сил осами проведенных автором в Средней Азии и Казах -стане. Проанализированы случаи аварийной деформации и разрывов стенок навивных силосов.

Сделан обзор существующих методов расчета цилиндри -ческих силосов. Отмечено, что эти методы не обладают уни- . версальностью, позволяющей в рамках одного подхода учесть влияние комплекса факторов на работу силоса и отразить его конструктивные особенности. Установлено, что наиболее ши -рокими возможностями в этом отношении, обладает метод ко -нечных элементов.

Анализ литературы по динамике оболочек показал, что исследований динамических параметров металлических силосов не проводилось. На примере работ Рабиновича Б.М., Гонтке -вича B.C., Бресловского В.Е,, Рахимова Н.С., Корбут В.Е., Ильгамова М.А. проанализированы теоретические методы расчета частот свободных колебаний цилиндрических оболочек, заполненных жидкость» или упругим материалом. Показаны прин-

ципиальные отличия между динамикой сыпучей среды и динамикой упругого и жидкого материала.

Поставлены задачи исследований.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследова -ниям напряженно-деформированного, состояния натурных металлических силосов возведенных методом навивки в реальных условиях их эксплуатации. Поставлены задачи и выбраны объекты исследований. Проведена методика испытаний навивных силосов на давление зерна и температурные воздействия.

Регистрация деформаций оболочки силоса № 3 Кара-Суйс-ного КХП производилась по 8 однотипным вертикалям, ориентированным по странам света. Деформации стенки оболочки измерялись на 8 уровнях каждой вертикали с помощью механических мессур. С помощью термопар и ванночек с термометрами на 6 уровнях каждой вертикали регистрировалась темпера- -тура стенки силоса,

3 нижней зоне оболочки температура стенки регистрировалась в 16 точках 1 по периметру силоса.

Загрузка силоса зерном производилась в ори этапа по 1000 тонн каждый. Деформации регистрировались прибором Щ{ с автоматическим переключателем каналов.

Испытания показали значительную неравномерность распределения горизонтальных растягивающих напряжений Сь. по периметру оболочки (рис.1). При атом средние по пери -метру величины напряжений близко совпадали с расчетным при равномерном давлении сыпучего материала. Реальная эпюра распределения растягивающих напряжений по высоте оболочки значительно отличается от расчетного распределения. Так, в верхней трети оболочки силоса зарегистрированы напряжения, близкие к натяжениям в нишей е трети.

При регистрации температурного поля оболочки было установлено, что по высоте оболочки температура меняется не-, значительно (в верхней части температура оболочки на 1~2°С ' выше температуры нижней части).

Градиент температуры по периметру оболочки полностью определялся освещенностью ее поверхности Солнцем. ¡¿гневен-

- 8 - ;

ное распределение температуры соответствовало функции полученной в работе Жданова A.A.

Но эксперимент показал, что применение в расчетах значений мгновенного распределения температур неполно отражает реальную'работу.оболочки. Более приближен к.действительному напрякенно-деформироэанному состоянию учет огибающей максимумов суточных температур по периметру силоса.

Максимумы температур, зафиксированы в эксперименте (рис.2).;. Для.-их огибающей предложена следующая эмпирическая формула; , /. i \ rj

tu) ' U ' lh Ц)

Распределение температурных напряжений , полу-

ченных в эксперименте (рис.3) блике всего совпадает с расчетными напряжениями, вычисленный! по огибающей (I) максимумов температур.в стенке силоса. •

Установлено, что при температурной усадке оболочки, величина усилий в нижней ее зоне определилась не упругим отпором зерна, а кестким.ограничением радиальных смещений стенок конструкциями днища силоса.

Схема расстановки приборов на навивном силосе J? 7 Мариновского ХПП была скорректирована по результатам эксперимента в г.Кара-Су. Деформации стенки оболочки (Таксировались по двум ярусам стенки оболочгл: на верхнем ярусе (высота 4 метра) - тензодатчиками; на нижней (1,5 метра) - механической мессурой. На нижнем же ярусе в 32-х точках регистрировалась температура стенки силоса-термометрами и переносным электронным измерителем температуры ЭИ1-М.

Деформации стенок оболочки регистрировались такяе в местах концентрации напряжений и по северной вертикали силоса.

Замеры деформаций и температур проводились при пустой и полностью загруженной емкости 7ч6 раз в течении светового дня. Для распределения горизонтальных растягивающих напряжений по периметру оболочки была характерна значи -тсльнак неравномерность. Причем картина распределения качественно повторяла картину распределения дневных макси -мумов температур. На распределение температуры значитель-

Себер

юг

Рас./.Распределение напряаеиий 6, по периметру

обоявчка силоса: в верхней аоне;

— _ — в средней зоне; —-— - в нижней зоне силоса.

Рис.2.Огибаюца.! максимумов температур по периметру оболочки силоса.

С

Рис. »5 Температурные напряжения Gj на У1 уровне оболочки навивного силоса Кара-Суйского КХП.

-- - эксперимент

—;----; _ расчёт по ВК "ЛИРА" с использованием

мгновенного {полуденного) распределения температур в. стенке силоса

—— расчёт по ВК "ЛИРА" с.использованием огибающей максимумов суточных температур в стенке но пер иметру силоса.

ное влияние оказывал постоянный юго-загшдаый ветер» сглаживавший неравномерность нагрева оболочки Солнца. При этом устойчивые максимумы температур развивались в зоне ветровой тени и в центре давления ветра, В этих же местах от -мечены максимумы горизонтальных растягиващих напряжений. Качественное совпадение картины распределения напряжений с картиной распределения температур отмечено также в Кара-Суйском эксперименте. Анализ экспериментов других авторов на рулонированных с ил осах показал, что максимальные горизонтальные напряжения также развивались на южной и прилегающей к ней зонах силоса.

Это позволяет выдвинуть следущее предположение о механизме деформирования тонкостенной оболочки силоса: При неравномерном по периметру нагреае оболочки Солнцем температурное увеличение объема последней происходит также не -равномерно. В более нагретых участках оболочки происходит большее увеличение ее объема, в менее нагретых - меньшее. Жесткий сыпучий материал заполняя и осаживаясь в эти дополнительные объемы, препятствует возвращению оболочки в исходное состояние и фиксирует достигнутое при нагреве неравномерное расширение оболочки. При таком предложении наиболее опасным в отношении разрыва стенки являются южная и прилегающие к ней зоны силоса. Именно на этих сторонах необходимо обеспечивать достаточный^ запас прочности или эффективно изолировать их от нагрева Солнцем. Также, как и в Кара-Су иском эксперименте распределение температурных напряжений ОЦ в стенке Мариновского силоса наиболее точно описывалось расчетными напряжениями, вычисленными по огибающей максимумов дневных температур.

Установлено, что стенка оболочки и винтовое ребро, образованное фальцевым соединением, работают совместно.

Выраженной концентрации напряжений в зоне верха стоен и в углу лазового люка не отмечено. Превышения величин напряжений в отдельных точках концентрации наштлений над напряжениями в соседних участках стен составили не более 20%.

Замеры показаний тензодатчиков при загрузке и выгрузке зерна из силоса показали, что динамической пульсации давления зерна не происходят.

В третьей главе изложены метод и результаты исследований динамических свойств металлических силосов. .

В качестве объектов экспериментальных исследований выбраны навивные и рулонированные силоса как наиболее перспективные типы металлических; еилосов.

Решено не исследовать осесшметричные формы колеба -ний силосов так как при проведении опытов по разгрузке навивного силоса было установлено» что пульсаций давления сыпучего * не происходит.

Анализ литературы по колебаниям оболочек с заполни -тедем показал, что высшие формы неосесишетричных колебаний коротких оболочек, размеры которых соответствуют размерам навивных силосов, имеют частоты в десятки и более герц. Частоты же возможных динамических воздействий (сейсмических движений грунта, пульсаций ветра, вибрации от оборудования зерноперерабатыващих предприятий), близки к частотам первой формы колебаний силосов.

Исходя из этого методика динамических испытаний предусматривала регистрацию .только первой формы колебаний силосов.

Динамические испытания- проводились методом огтязгок силосов из равновесного* состояния с последующим мгновенным сбросом статической нагрузки. Регистрация возникаю -пргх при этом свободных колебаний проводилась сейсмопряем-никаии СМ-3 установленными на фундаменте, стенке и крыше силосов. Осциллограммы записывались на фотоленту осцил -лографсм Н-700.

Испытания показали, что главный фактором, определяющим динамические характеристики металлических силосов, в отличие от железобетонных, является уровень засыпки их зерном. Так, например, период собственных колебаний на -вивного силоса менялся от 0,05 сек при пустом до 0,4 сек при полной загрузке.

Периоды колебаний рулонировадаык силосов находились, при полной загрузке, в пределах 0,12-Ю,15 сек.

Отмечено, что при жесткой связи верхней транспортерной галереи с крышей и стенками силосов, происходит передача энергии колебаний соседним силосам и рабочей баше. В этом случае необходимо рассматривать колебаний пространственной, линейно-вытянутой системы силосов.

Такая система реагирует на широкий спектр дкнамичес -ких воздействий и является менее предпочтительной.

В реальных условиях эксплуатации силосов уровень засыпки их зерном колеблется в шрохих пределах. Это обусловлено требованием хранения партий однородного зерна в технологических процессах его хранения и переработки, сезонными колебаниями поступления и отгрузки зерна.

В силу этого точность динамических моделей в виде цилиндрических оболочек с заполнителем не оправдывает сложности э'^их моделей. Более приемлемы консольные стержневые модели как простые в реализации к обладазощие. достаточной ддя инженерией практики точностьй. Стержневые модели незаметней при рассмотрении колебаний системы связанных силосов.

В работе рассмотрели динамичесгсие модели силосов в виде консольного стерла»! с .распределенной массой, консольный стераень с сосредоточивали параметрами, одномассовый консолышй стержень.

Показано, что для суцествухзщсс конструкций кеталли -ческих силосов удовлетворительное сходство с зкеперимен -тадьныад данными дает динашчсон&з згодель в виде упругого консольного стержня с сосредоточенными иасса\зг.

Для расчета периодов свободных колебаний по такой модели полностью используется данагяяеекоя часть Еичиелмтель-ного комплекса "■'ИРА".

Установлено, что при расчете дакаазюееккх • пара^зграв навивных силосов необхода? уче-г дсфпр^атнзноста гёаяьцозо-го соединения. Эта дефорказйгеность спрздзяека' гкспзримся-но (рис.4) и введена з рссчет с печено устного :юрут

- 14 -

упругости стенки Еусл. (табл.1).

Таблица I

Величина напря- 1 Перемещения в области!Величина условно-жения (Ша) . шва фальцевообразова-. го модуля упру-

1 ния (ым) 'гости Еусл. __|_КШа)

5,0 0,11 17000' .

10,0 0,18 18500

20,0 0,29 22500

30,0 0,38 25500

40,00 0,46 28000

50,0 0,55 29000

С целью проверки методики был выполнен расчет реального навивного силоса. Расчетный период оказался на 15% выше полученного экспериментально и составил 0,46 сек.Это расхождение объясняется неучетом влияния жесткости соседних силосов, с которыми экспериментальный силос был свя -зан транспортной галереей.

В четвертой главе рассматриваются методы расчета напряженно-деформированного состояния навивных силосов.

Методы, основанные на совместном решении уравнений равновесия цилиндрических оболочек и уравнений трехмерной теории упругости моделирующих сыпучий заполнитель позво -ляют ьдиболее точно и строго описать налряженно-деформи - • рованное состояние системы "оболочки-залолнитель". Но такая система дифференциальных уравнений разрешима лишь в частных вес: ла. упрощенных случаях. Численное решение этой системы позволяет учесть неравномерность давления темпе -ратуры, но учет конструктивных особенностей силоса приводит к неустойчивости счета на ЭВМ.

Инженерные методы расчета, основанные на замене реального цилиндрического силоса системой колец, дают приближенную картину напряженно-деформированного состояния оболочки. Этими методами недостаточно полно учитывается работа оболочки как единого целого. Невозможно учесть действительную работу подкрепляющих ребер, жестких включений, влияние технологических отверстий. Именно недоста-

Рис.4.Схема аяепер'лнеята и дяаграйаа дефорнатипнсг-гя фаявдсвого еочдЕшэнпя.,

точной точностью этой модели обусловлено применение довольно высоких коэффициентов условий работ и перегрузки.

Показано, что в значительной мере от перечисленных выше недостатков свободен метод конечных элементов. Дана отработанная методика применения этого метода к расчету цилиндрических силосов. В ней учитываются конструктивные особенности силосов (совместность работа оболочки с крышей силоса, влияние соседних сооружений, работа стоек, характер опорных закреплений, наличие отверстий, переменность толщины оболочки по высоте). При использовании метода конечных элементов легко моделируются неравномерность давления зерна и температурного перепада, динамическое давление зерна и т.д.

При расчете силоса на неравномерный температурный перепад предложена, в целях экономики времени счета и памяти ЭВМ стершевая модель сыпучего заполнителя (рис.5). Жесткости стерзшей Е предложено вычислять по формуле:

кЪыЦгхН-АГм)} где п - толщина слоя сыпучего {( - радиус силоса

Е,ц - модуль упругости зерновой массы на данной

высоте оболочки. .¿/¡н - коэффициент Пуассона зерновой массы.

п - число стержней моделирующих слой сыпучего

ТОЛЗфШОЙ

Сделан численный расчет реального навивного силоса на действие комплекса статических, динамических и теше -ратурных воздействий.

Результаты сравнены с экспериментом. Сравнение показало, что расчет силоса на неравномерный температурный . перепад по огибающей дневных максимумов температур более точно отражает картину напряженно-деформированного состояния чем расчет на мгновенное неравномерное распределение температуры. Тем не менее, объяснить полученную в эксперименте значительную неравномерность распределения напряжений и деформаций по периметру силоса, оставаясь в рамках сплошной упругой модели зерновой массы, оказалось невозможным.

Рис. .5. Сплоазгая упругая ( а ) я стержневая ( б ) модели

сыпучего заполнителя.

В дальнейших исследованиях необходимо учитывать подвижность зерновой массы и ее неупругие свойства.

Пятая глава посвящена совершенствованию конструкций навивных силосов. В ней показаны разработанные автором новые способы спиральной навивки цилиндрических оболочек (закрытые авторские свидетельства № 1314750 и № 1485700). Эти способы позволяют в построечных условиях, в непрерывном технологическом цикле навивать за один проход двустен-чатые цилиндрические оболочки с полостью мевду стенками.

В а.с. № 1314750 двустенчатая цилиндрическая оболочка навивается из одного рулона ленты. А в а.с. № 1485700 такая оболочка получается путем параллельной навивки двух лент. В последнем случае полностью используется существующее оборудование для навивки однослойных стенок силосов.

После навивки по указанным способам двустенчатых оболочек в полость между стенками закачивается в жидком сос -таянии жесткий теплоизолирующий заполнитель (легкий бетон, пенопласт). После отвердения заполнителя получается жесткая трехслойная стенка ("сэндвич"), которая повышает соп-противляемость навивных силосов сейсмическим воздействием, исключает потерю устойчивости оболочки от действия продольных усилий, обеспечивает теплоизоляции внутренней поверх -ности от резких колебаний температуры окружающей среди.Такая те: лоизоляция снижает температурные напряжения во внутренней стенкг, а также предотвращает конденсацию на ее поверхности влаги. Эта влага в существующих конструкциях навивных метал ических силосов вызывает порчу и гниение зерна, интенсивную коррозию стенки.

В существующих конструкциях навивных силосов стойки приваривают непосредственно к стенке оболочки. При этом в местах сварки происходят прожоги тонкой (3+4 мм) стенки, возникают зоны концентрации напряжений. Для устранения этих недостатков автором предложено крепление стоек не к стенке, а к фальцам оболочки. Стойка в этом решении приваривается к фасонкам, привинченным к фальцам оболочки. Вероятность разрыва пятислойного, обжатого болтовым соединением фальца ниже,'чем вероятность разрыва стенки оболочки.

В'сШОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Проведенный в работе комплекс натурных экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния,динамических параметров, температурного режима навивных си -лосов, натурные обследования строящихся и эксплуатируемых навивных силосов, расчетные проработки на действие комплекса статических, динамических и температурных воздействий позволили сделать следущие выводы и рекомендации:

1. Экспериментальный матергтл, полученный на натурных с ил ос ах в реальных условиях их эксплуатации 5 позволяет в достаточно полной мере оценить резервы несущей способности и напряяенно-деформирсванное состояние оболочек навивных силосов в условиях комплексного воздействия внешних факторов. На базе этого материала разработаны предложения по уточнению расчетных моделей таких конструкций.

2. Установлено, что наиболее приемлемым для проектной практики методом расчета металлических силосов является метод конечных элементов. Предложена методика расчета ..¡КЭ металлических силосов на действие статически, динамических

и температурных воздействий с учетом их конструктивных особенностей. Расчет основанный на позволяет, не выходя за рамки одного вычислительного комплекса расчета, участь неравномерность давление и трения зерна; неравномерность температурных воздействий; оценить частоты собственных колебании; провести расчет на динамические воздействия.

3. Для напряженно-деформированного состояния металлического навивного силоса характерна значительная неравномерность распределения усилий по периметру оболочки. Максимумы горизонтальных растягаващюс напряжений могут в 2,5 раза превышать средние их значения по периметру и достигать 183 Ша в южной и прилегающей к ней зонах силоса. При незначении толщины поясов стенки оболочки необходимо учитывать, что из-за неравномерности распределения усилий на 2/3 высоты оболочки могут действовать напряязняя, равные по величине папряжеизм в няжней частл сболочюг а достигать 112 Ша.

- 20 -

4. Картина неравномерного распределения горизонтальных "Напряжений аикшетвадао совпадает с картиной распределения суточных и2Е2имуыов температур по периметру силоса. Это обусловлено (фиксацией температурных деформаций ободочки оседанием в уплотнением сыпучего залолнитатя. Вследст-вии этого наиболее опасными на разрыв являются южные и прилегапцие к ввй аоны оболочки силоса. Для снижения степени неравномерности напряжений и уменьшения дополнительных напряжений от температурной усадки оболочки необходимо обеспечить эффективную теплоизоляции силоса от нагрева его Солнцем. При расчете суточных перепад температур в стенке оболочки металлического силоса необходимо учитывать движение температурного толя, связанное с движением Солнца. В работе дана формула огибающей максимумов дневных температур стенки силоса.

5. Для исключения перенапряжения нижней зоны оболочки при ее тешера^урной усадке необходимо обеспечить в её опорной зоне свободу радикальных смещений стенки внутрь силоса. ч

6. Установлено, «что при'восприятии давления сыпучего материала винтовое ребро, образованное фальцевым соединением, и стенка оболочки деформируются совместно. Это дает возможность заменять ври расчёте на горизонтальные напря-же|ыя сечение винтового ребра и прилегающего к нему участка стешо. эквивалентным прямоугольным сечением.

7. Технологические вшиби стенки оболочки в пространстве между соседними витками фальца возрастают в процессе загрузки силоса с 3*5 до 6*8 миллиметров. Такой выгиб необходимо учитывать шри расчете устойчивости оболочки.

. 6. «Зксперагентально получены начальные динамические характеристики металлических силосоа. Период свободных колебаний рулонзравшвьк силосов составил 0.14-0.15 сек., навивного - 0.4 сек- Логарифмический декремент затухания навивного силоса - 0.12.

Установлено, что расчетная динамическая модель в виде консольного стержня с сосредоточенными массами позволяет с инженерной степень» точности оценить начальные динамичес-

- 21 -

кие характеристики металлических силосов. При этом, для навивных силосов необходим учет.фактической деформатив -ности фальцевого соедннегаш - Еусл., Еусл. определен экспериментально на фрагментах стешш навивного силоса. Его средняя величина составила 2000 Ша.

9. Расчет навивных силосов на действие сейсмических сил показал на необходимость увеличения высоты поддерш -вавщих стоек в типовых сил осах до высоты 10 метров для обеспечения устойчивости их стенок.

10. При выгрузке сыпучего из металлических силосов большого диаметра динамических пульсаций давления не происходит. Расчет прочности стенок'таких силосов можно производить без учета пульсаций.

11. Разработана конструкция крепления стоек снаружи оболочки к фальцевому соединению, сникающая концентрацию напряжений в стенке силоса.

К. Разработаны новые способы спиральной навивки цилиндрических оболочек, применение которых позволяет возводить силоса с жесткой.трехслойной стенкой типа "сэндвич". Это обеспечивает устойчивость и сейсмостойкость силосов боз подкредтешш стойками, а тахяе повшпает их теплоизоляционные свойства.

- 22 -

Основное содержание работ опубликовано в грудах:

1. С. К. Саз ал баев, С.В.Салиев. Экспериментальные исследования металлических навивных: силос ов.

Тезисы докладов республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов в г. Алма-Ате 15-17 ноября 1983г. т.I, стр.34.

2. С.В.Салиев, С.К.Сазанбаев. Исследование динамических характеристик металлического навивного силоса. Тезисы докладов респ. научно-лракт.конф.молодых ученых и специалистов в г.Алма-Ате15-17 ноября 1983, том I, стр.29.

3. Сазанбаев С.К. Исследование работы навивных оболочек стальных силосов.

Механика твердого деформируемого тела (сб.научных трудов КазГУ) Алма-Ата 1984г., стр.85-89.

4. С.К.Сазаниаев. Исследование динамических характеристик гладких стальных рулонированных силосов.

Тезисы докладов республиканской научно-практической конф.молодых ученых и специалистов. Алма-Ата 1984 г., том Щ стр.5-6.

5. М.У.Ахпимбаев, С.К.Сазанбаев. Экспериментальное исследование работы стальных навивных силосов. Экспресс-информация КазЦНШС Госстроя КазССР. Пром.стр-во Алма-Ата

№ 2, 19йЗг. "

6. М.У.Ашмбаев, С.К.Сазанбаев-. Определение расчётных динамических параметров стальных навивных силосов. ВНИИС Госстроя СССР. М. 1985г. вып.З, серия 14.