автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Железобетонные силосы с рациональным формированием технологических воздействий

ХАРКШСЬКЛ ДЕРЖАВНА АКАДЕМЫ ЗАЛ13НИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

,1 ^ ^

л ^Алодченко Геннадш Анатолшович

УДК 624.954.012.45

ЗАЛВОБЕТОНН1 СИЛОСИ 3 РАЦЮНАЛЬНИМ ФОРМУВАННЯМ ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ВПЛИВ1В

Спец*1алыисть 05.23.01 - буд1велыи коиструкцй, буд!вл!

та споруди

АВТОРЕФЕРАТ

на здобуття наукового ступени доктора техшчних наук

ХАРК1В - 2000

Дисертацкю с рукопис.

Робота виконана у Хартськш державши академп мюького господарства (ХДАМГ) Мппстерства осв1ти 1 науки Укра'ши.

Офщшш опоненти: доктор техшчних наук, професор

КЛ1МОВ Юлш Анатолшович, завщувач вщцшу теорп 1 метод1в розрахунку зал1зобетонних конструкцш Науково-дослщного ¡нституту буд1вельних конструкцш (НД1БК), м. Кшв;

доктор техшчних наук, професор КРИЧЕВСЬКИЙ Олександр Павлович, професор кафедри залвобетонних конструкцш Донбасько'1 державно! акаде\И1 буд1вництва 1 арх1тектури, м. Макнвка;

доктортехшчних наук, професор СТОРОЖЕНКО Леонщ 1ванович, професор кафедри конструкцш з металу, дерева 1 пластмас Полтавського державного техшчного университету ¡м. Ю.Кондратюка

Провщна установа: Харшвський державний техшчний

ушверситет буд1вництва i арх1тектури, кафедра затзобетонних та кам'яних конструкцш, м. Харк1в МАшстерства освети 1 науки Укра'ши

Захист вщбудеться « 21 » грудня 2000 р. о 1330 годшп на заЫдашп спец1ал1зовано! вчено! ради Д 64.820.02 ХарювськоГ державно!' академп залшшчного транспорту за адресою: 61050, м. Харюв, майд. Фейербаха, 7.

3 дисертащею можна ознайомитись у б1блютещ ХарювськоТ державно! академп залвничного транспорту за адресою: 61050, м. Харюв, майд. Фейербаха, 7.

Автореферат розюланий « » листопада 2000 р.

Вчений секретар спещалЬованоГ вченоГ ради к.т.н., доцент

брмак £.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалынсть дослщжень. Свггова практика переходу на закрите збе-рнання сшьськогосподарських 1 промислових сипучих матер1ал!в в емкостях силосного типу обумовлена застосуванням високомехашзованих 1 ав-томатизованих комплекав вантажно-розвантажувальних робгг, а також еколопчними вимогами охорони навколишнього середовища. Накопиче-ний досв1д експлуатаци зал1зобетонних силоав свщчить про част! випадки пошкоджень стш, виникнення аваршних ситуацш. 1нтенсивш руйнування стш 13 внутр1шньо'1 сторони спостер1гаються в емкостях для гарячих сипучих матер1ал1В. Зазначене багато в чому зв'язано з недостатньою вивчешс-тю процеав формування навантажень на стши силоав, законом1рностей розподту температури названия Ух у процеа експлуатаци, з неповним урахуванням цих вплив1в у нормативних документах. Свщченням цьому служить факт паралельно!" да в Укршш двох нормативних документа з проектування силоав для промислових (СН 302-65) I сшьськогосподарсь-ких (СН 261-77) сипучих матер1ашв.

Вимагають удосконалення методи оцшки несучоУ здатност1 стш силоав, 1ХНЬ01 жорсткост! при робоп з трщинами.

Вщсутжсть повних даних про фпичну природу явищ, що вщбуваю-ться усередиш сипучого матер1алу при розвантаженш, стримуе розробку нових конструкцш силоав, створення единих норм УкраТни з 1'х проектування.

Вщзначене визначае необхщнють удосконалення методав розрахунку силоав I розробки наукових принцишв Гхнього конструювання на основ! рацюнального формування технолопчних внливш.

Зв'язок роботи з науковимн програмами, планами, темами. Робота ви-конувалася за цшьовою комплексною програмою НТП 055.01.121.Н1, а також за координацшним планом МЬпстерства осв1ти УкраТни, завдання 21. Автор був науковим кер!вником I вщповщальним виконавцем базових для пщготовки дисертацп науково-дослщних роб1т, присвячених питаниям вивчення законом!рностей руху. сипучих матср!ал1в при розвантаженш, Ух тиску на стши, розподшу температури нагрту стш, конструюванню емкостей. Номери держреестраци: Б 194£581973; Б 316535 - 1974; Б 505211 -1976; Б 884985 - 1981; 02830053785 - 1986.

Ц!ль роботи - побудова наукових принцишв регулювання напружено-деформованим станом стш силоав шляхом направленого формування технолопчних вшишв 1 розробка на Ухшй основ1 нових конструктивних р1-шснь, що вщповщають вимогам ефективност! й експлуатацшноТ надшност1 стосовно до нового буд'шаицтва I реконструкци.

Зада-п дослижень:

- розробити ф1зичну модель процесу витшання \ формування тиску, що описус кшематику системи «сипучий матер1ал - стша силосу»;

- експериментально на моделях 1 в натурних умовах вивчити особли-восп перемещения сипучого матер]'алу усередиш емкост1 при розвантажен-ш1 законом1рност1 формування шдвищеного тиску на стши силоспв;

- теоретично оцшити ступшьчйдвищення горизонтального тиску сипучого материалу при розваптажешп, установите характер його змши по поверхш стш силоав \ пор1вняти з результатами eкcпepимeнтiв;

- на основ! створено! фЬичноУ модел1 процесу розробити метод роз-рахункового визначення температури названия стш силоав при позацен-тровому розвантаженш гарячого сипучого матер1алу;

- розробити методику розрахунку стш силоЫв, що враховус змшу Ух жорсткктних характеристик ¡, як наавдок, трвдиностворення 5 нелшшшсть деформування бетону;

- розробити метод розрахунку додаткового тиску сипучого матер ¡ал у на стши силос1в у залежносп вщ добових коливань температури повпря;

- побудувати метод розрахунку несучоУ здатносп стш зaлiзoбeтoнниx силоЫв при Ухньому руйнуванш на локальних дшянках \ перемшному ар-муванш за висотою;

- розробити нов! конструктивш р1шення силоав з урахуванням керу-вання юнематикою процесу витшання при Ухньому розваптажешп;

- упровадити результаты дослщжень у практику проектування, буд^в-ництва 1 реконструкци силосж.

Об'скт дослщження - зал1зобетонш силоси для збер^гання 1 переробки промислових I сшьськогосподарських сипучих магер!ал1в.

Предмет дослщкешш - технолопчш впливи, що визначають формування тиску на стши силоав, температуру нагр1вання стш з позацентровим розвантаженням гарячих сипучих матер1ахпв при р!зних режимах експлуа-тащУ.

Методи дослщження:

- анализ 1 синтез конструктивних ршень силосш у взаемозв'язку з характером \ ступеней Ух пошкоджень I руйнувань у процеа експлуатаци;

- феноменолопчна побудова ф!зичноУ модел! процесу перемодення сипучого тша усередиш емкосп 1 вивчення на й основ1 законом1рностей формування тиску на стши силоЫв, формулювання та обгрунтування гшо-тези мехашчного теплонереносу, обумовленого багаторазовим контактом 31 стшою силосу гарячого сипучого матер!алу в процес! його позацентро-вого розвантаження;

- експериментальне визиачеиня перемодень сипучого тша усередшн емкост!, що включас розроблений автором споаб «заморожування», процедуру та алгоритм його реал1зацп;

- поршнялыпш ан&гнз результата експериментальних дослщжень на моделях (яюсна сторона) 1 в натурних умовах (кшыасна сторона процесу) при вивчеиш законо\прностей формування тиску сипучого матер1алу на сини емкостей при Ух завантаженш 1 розвантаженш, обробка отриманих результатт з використанням метод!В математичноУ статистики;

- поршняння основних теоретичних положень з експериментальними даними та шформащею, отриманою шляхом промислового впровадження при новому буд1вництв11 реконструкцн.

Наукову новизну отриманих результатов визначають:

- розроблена та апробована експериментально I теоретично ф^зична модель процесу перемщення сипучого тша усередиш емкоот 1 встановле-ний його зв'язок з формуванням тиску на стши силост;

- принципи конструювання силоав, засноваш на рацюнальному формуванш потоку витжання сипучого матер!алу усередиш емкосп при розвантаженш;

- експериментально отримаш яюсш й кшьюеш характеристики тиску сипучого матертлу на стши силоав ¡особливосп УхньоУ трансформащТ;

- нов1 законом^рноел перемещения шар'т сипучого материалу усередиш емкостей у початковий пер ¡од розвантаження, а також в умовах стащ-онарного режиму розвантаження 1 проточного режиму;

- залежност1, що дозволяють оцпшти стушнь шдвищення горизонтального тиску сипучого матер ¡аду на стши силоЫв при розвантаженш \ проточному режим!;

- уперше встановлений ефект 1 сформульована ппотеза взаемного впливу ексцентриситету позацентрового розвантаження для гарячого сипучого матер1алу на яюсш й кшьмеш показники температурного поля в систем! «сипучий матер1ал-оболонка силосу», нов1 закономфност1 взаемо-зв'язку м1ж доошджуваними величинами, шдтверджеш тестуванням на моделях силоав! у виробничих умовах;

- методика розрахунку додаткового тиску у залежност! вщ добових коливань температури зовшшнього пов1тря, урахування нелшшного перепаду температуря за товщиною стш силоав;

- побудоваш принципи розрахунку несучоУ здатносп стш силоав, що враховують Ухшо просторову роботу, локалып ушкодження стш 1 Ухне пе-ремшне армування за висотою емкосп;

- нов1 ефективш конструктивш р1шення силоав з ращональним формуванням технолопчних вшпшв.

Практично значения отриманнх результат ¡в. На основ! отриманих експериментально-теоретичних даних створена можливють подальшого удосконалювання конструктивних р1шень силоЫв ¡з забезпеченням УхньоУ ефективност! та експлуатацшно'1 надшност!, оцшки залишково! несучо'1 здатносп споруд, що одержали пошкодження 1 руйнування в зв'язку з при-йнятими незадовшьними конструктивними ршеннями, виникненням гнд-вищених тисков сипучого матер1алу, а також у результат! вплив1в темпера-тури нагревания стш силоав при позацентровому розвантаженш гарячих сипучих матер1ашв. Отримано критер1й необхщносп тдсилсння стш сило-С1В у вигляд] критичного значения висоти зони руйнування, що дозволяе обгрунтувати оптимальш методи пщсилення, вщновлення I реконструкци.

Упроваджеаня результат!в роботи. Результат« дослщжень використа-т в «Рекомендащях з пщсилення зал1зобетонних конструкцш буд1вель I споруд пщприемств при реконструкци», у «Рекомендащях з проектування 1 пщсилення зал1зобетонних сховищ для сипучих матер1алш, у тому чисш з пщвищеною температурою, для умов реконструкци», а також при проекту-ванш 1 реконструкци ряду об'ект силосного типу на дпочих шдприемст-вах р1зних галузей промисловосп, у тому чиои:

- при реконструкци силосгв для гарячого клинкера на Карачаево-Чер-кеському, Сухоложському, Брянському, Разданському, Щуровському цементных заводах, на цементному завод'! «Пролетарш» АТ «Новоросце-мент», на Ново-Акмянському 1 Балаклшському цементно-шиферних ком-бшатах;

- при реконструкци силоав для клшкера на об'ектах АТ «Осколцемент»;

- при реконструкци 1 шдсиленш силоЫв закритих склад!в вуплля на Авдеевському КХЗ, Череповецькому I Ново-Липецькому МК;

- при реконструкци 1 шдсиленш зб]рних зал1зобетонних силоав кане-люрного типу для насшня Сватлвсъкого МЕЗ.

Кр1М того, матер1али дослщжень внкористаш в навчалышх виданнях для студент!в, що навчаються за фахом «Промислове I цившьне будавницт-во».

Особисто отримаш здобувачем результата:

- анатз конструктивних ршень силоав у взаемозв'язку з характером \ ступенем 1хшх пошкоджень у процесс експлуатаци. Використано отримаш автором даш обстежень бшьше п'ятисот силоЫв на п'ятдесяти п'ятьох об'ектах ршшх галузей промисловосп (вугшьно!, кок«шм!чноТ, цементной алюмшсво-магшсвоТ, прничодобув^оТ.-машинобудшно! та ¡н.);

- сформульована ф1зична модель процесу витания сипучого материалу ¡з силоав 1 формування пщвшценого тиску на стши при розвантаженш;

- методн експерименталышх дооиджень процесу витжання сипучого матер!алу усередиш емкост» при центральному i позацентровому розван-таженш i результата цих дослщжень на моделях силоав i в натурних умо-

вах;

- результата експериментальних дослцркень тиску сипучого матер1алу на спин силоав на моделях i в натурних умовах при рпних режимах експ-луатаци, результата статистичноТ обробки отриманих дослщних даиих;

- теоретичний анашз вникания сипучого матер1алу при розвантажен-hí силоав на стад ¡я х несталого i сталого руху. ГПдтверджено взаемозв'язок особливостей процесу витжання сипучого матер1алу i формування тиску на спни силоав;

- сформульована ппотеза ме'хашчного теплопереносу при позацентровому розвантаженш емкостей з гарячим сипучим матер1алом, отримане теоретичне та експериментальне й обгрунтування як на моделях ciuiocíb, так i у виробничих умовах на силосах для гарячого клшкера трьох дпочих цементних завод1в. Установлено взаемозв'язок процесу пщвищеного narpi-вання ctíh силосш з Vxhím штенсивним пошкодженням;

- методика урахуваиня нелшшних деформацш зал1зобетонних ctíh силоав ¡3 TpiujiiiiaMn з використанням спадаючоУ гшки д1 arpa ми середшх напружень у бетОЕ» на дичянках м1ж трщинами в залежносп вщ напружень (деформацш) у розтягнутш арматура

- методика оцжки несучоУ здатност1 зашзобетонних ctíh силоав при локалыглх кавантаженнях за рахунок виключення з роботи на розтяг гори-зонтальноТ кшьцевоУ арматури внутршнього ряду i при перемшному арму-ванш за висотою;

- конструкцй' силоав з ращональним формуванням технолопчних büjiiibíb, адаптоваш до умов проектування нового буд!вництва i здшснешш реконструкцй д1ючих об'екпв;

- методики розрахунку вузла кршлення металевоУ лшки до монолтюУ 3ajiÍ3o6cToiinoi ctíhh силосу, оболонок канелюрного типу, оболонок з радь альними перегородками.

Апробащя результатов роботи. Ochobhí результати дисертацн допов1-далися та обговорювалися на: Всесоюзних конференщях «Мехашка сипу-чих матер1ал1В» (II конференщя, м. Одеса, 1971 p.; Ill конференщя, м. Оде-са, 1975 p.; IV конференщя, м. Одеса, 1980 p.); VIII Всесоюзнш конференци по бетону i зазн'зобетону, м. xapkíb, 1977 p.; V Всесоюзнш конференци «Експерименталып дослщження ¡нженерних споруд», м. Кшв, НД1БК, 1981 р.; Республшансьюй конференци «Удосконалення конструкцш, що працюють на складш види деформацш i íxhc впровадження в сшьськогос-подарське буд1вництво», м. Полтава, 1982 р.; Республжанськш конференци

«Технолопя та оргашзащя реконструкци промислових тдприемств», м. Дшпропетровськ, 1985 р.; науково-техшчнш конференци «Економш i paui-ональне використання сировинних, паливно-енергетичних i шших матерi-альних pecypciB у бущвництвЬ), м. Харкш, 1986 р.; Всесоюзному ceMiimpi «1ндустр1альн1 техшчш ршення для реконструкца буд1вель i споруд пром-пщприемств», м. Макавка, 1986 р.; Республ1канський науково-техшчнш конференци «Удосконалення зал1зобетошшх конструкций, що працюють на складш види деформацш i ixhc впровадження в буд1вельну практику», м, Полтава, 1989 р.; Всесоюзнш конференци «HoBi технологи зведення буд\-вель, розрахунок будшельних конструкцш», м. Белгород, 1991 p.; Mi>Kiia-роднш конференци «Ефективш конструкци, методи розрахунку i зведения буд!вель i споруд», м. Белгород, 1993 р.; М1Жнародшй конферсншУ «Ресурсозберцаюч! технологи буд'шельних матер1ал'1в, вироб1в i конструк-Ц1Й», м. Белгород, 1995 р.; Першш ВсеукраУнськш науково-техшчшй конференци «Науково-практичш проблеми сучасного зашзобетону», м. Кшв, 1996 р.; М1жнародному KOHrpeci МКПК-98 «Просторов! конструкци в новому буд1вництв1 i при реконструкца буд1вель i споруд», м. Москва, 1998 р.; науково-практичних конференщях ХДАМГ 1984-2000 р.

У повному обсяз1 дисертащя доповдалася i одержала схвалення на засщашп м1жвуз!вського ceMiHapy «Буд1всльш конструкци» докторських спещал1зованих вчених рад Д 64.820.02 при ХарДАЗТ i Д 64.056.04 при ХДТУБА в 2000 рош.

Публ1каци. Основний змкт дисертацн опубликований у 37 наукових роботах, у тому чисш в 2-х брошурах Ч 7-ми авторських евщоцтвах.

В опублжованих у сгпвавторств1 роботах автору належать: [4] - роздь ли, що вщносяться до конструювання, розрахунку пщеилення i реконстру-кцй силоне; [5] - частина поабника, що взноситься до залЬобетонних i кам'яних конструкци!; [26] - ¡дся постановки задач!, обробка експеримен-тальних даних i i'xiie обгрунтування.

В шших роботах у сшвавторств! автору належать щеУ методологи до-сшджень i конструкторських розробок.

Структура i обсяг роботи. Дисертащя складаеться з вступу, 8 роздшш, загальних иисиоактв, списку використаних джерел i додатюв. Викладена на 365 сторшках, у тому числ! 139 рисушав i 23 таблищ на 69 сторшках, списку використаних джерел з 325 найменувань на 33 сторшках i 6 cTopinoK додатюв.

Автор вважае своУм обов'язком висловити подяку науковому консультанту лауреату ДержавноУ преми УкраТни, доктору техшчних наук, професору Шмуклеру B.C.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

Анал1з сучасних тенденцш проектування [ буд1шшцтва зал1зобстои-них силосш (призматичних емкостей, висота яких Я при крупп'й у план! форм1 поперечного перер1зу д1аметром Б задовольняе умов! Я > 1,5О чи при довшьнш форм! плану - Я > 1,5,деЛ- площа поперечного перер1зу) для збер1гання I переробки сипучих матер!ал!в у взаемозв'язку з IX констру-ктивними ранениями 1 доевщом експлуатацн в р1зних галузях промислово-сп шдтверджуе наявшеть технолопчних вшшв!в на стши емкостей, природа виникнення яких е предметом вивчення втшзняних 1 закордонних до-слщниюв. До таких впливш у першу чергу вщносяться змши кшьюсних 1 як1сних характеристик тиску сипучого материалу на стши силоав у залежное™ В1д умов 1 режим1в експлуатацн (завантаження, розвантаження, про-точний режим I ¡н.), особливос™ формування щдвищених температур названия стш при позацентровому розвантажент гарячих сипучих матер1-ал1в.

Першими експериментальними дослщженнями С.Г.Тахтамишева 1 М.1.Хаймовича на натурних силосах, а п!зшше 1 дослщами В.С.Юма, П.Н.Платонова було встановлено, що теор1я Х.Янсена, опублжована в 1895 рош, яку використовують у евгговш практиш, задовшьно описуе отримаш даш по величин! тиску при завантаженш емкое™ ! у сташ спокою. При розвантаженш ситуашя ¡стотно змнноеться - зареестроваш в дослшах величини тиску у 2-3 I бщьше раз!в перезищшш розрахунков1 значения. 3 1941 року в нормах наведено поправочний коефвдент а< 2 до формули Янсена. Наступи! доашдження ГЛ.Бердичевського, Г.В.Зарудського ! 1.1.Дубешко, Б.МЛванова, Ф.А.Иссерса, МЛ.Карпенко ! С.С.БеловоУ, П.Колл!нза, Д.Ленцнера, Г.Е.ПанкратовоГ \ О.М.Трухлова, Б.А.Петрова, К.Пшера 1 Ф.Венцеля, К.Такахаа 1 Х.Гамахара, 1.С.Хорошого ! Н.Ф.КраачковоТ-ТерновськоУ, п!дтвсрдили та уточнили зазначеш законо-м!рнос™, а дослщами М.С.Бернштейна, А.В.Джен!ке, М.Г.Дубин!на, А.ГЛммермана, Р.Квапша, Г.М.Малахова, М.М.Осипова, Д.В.Шумського та ш. установлено взаемозв'язок характеру вит!кання [ тиску сипучого ма-тер!алу на стши силоав. Вид цього взаемозв'язку недостатньо повно вивчений через вщеутшеть достов^рних експерименталышх даних.

Питаниям оцшки та удосконалення конструктивних ршень силоав, анал!зу навантажень ! зусиль при взаемодн сипучого матер1алу з Тх ст!нами присвячен! дослщження А.Я.Барашикова, ГЛ.Бердичевського, С.М.Кузнецова, О.М.Курочкша, М.Е.Липницького, ВЛ.Литвиненко, А.Н.Нов!кова, Ы.Романенко, Е.М.СмирновоУ, Г.К.Хайдукова,

1.С.Хорошого та !н. Але у них не знайшли достатнього воображения питания формування технолопчних епливш.

Теоретичн! дослщження тиску, як1 грунтуються на розгляд! граничного стану сипучого материалу, проведен! Г.А.Гешевим, С.С.Го-лушкевичем, Г.К.Клейном, К.Терцап, А.Кезд1 та ¡н. Ух анал!з показуе, що представления сипучого як твердого тша не дозволяе описати процеси формування навантажень на с пи и силоав. Це ж випливас Ц з р1шень М.С.Бернштейна, В.Е.Глушкова, Л.В.Гячева, В.В.Ковтуна, Б.С.Ф1алкова, у яких сипуче представлене моделлю дискретного середовища, що складае-ться з зерен без зчеплення М1ж ними. Ряд дослщниюв конструюють розра-хунков! модел1 для описування напруженого стану на контакт! сипучий ма-тер1ал-ст1на силосу.

В останн! роки в роботах О.П.БушмановоУ, А.Ф.Ревуженко, С.Б.Стажевського розвиваеться теор1я напружено-деформованого стану сипучого середовища, що володк властивостями дилатанси \ мшливктю характеристик внутршнього I зовнкинього тертя.

Особливосп формування температурних пол!в у спи ах силоЫв для гарячих сипучих матер1ашв розглянут! в дослщженнях Б.В.Латишева 1 М.В.Ракова, Б.А.Петрова, С.Л.Фомша та ш. Цей напрямок одержав роз-виток в останш роки ъ зв'язку з численними руйнуваннями стш силоав ¡з внутршньо!' сторони! вимагае свого подальшого розвитку.

Добов! коливання температури пов1тря створюють додатковий тиск сипучого матер1алу на стиш силосш. Дослщження в щй облает!

A.В.Бурс!ана, А.П.€рьомша, М.Кельнера, К,Корд!ни, О.М.Курочк!на, О.Таймера, Л.Т.Яковлева та шших автор!в обгрунтовують необхщшеть урахування вказаного впливу в розрахунках силоав. Особливосп силево1 взаемодн на контакт! масиву з оболонкою у сталебетонних ! пластобетон-них елементах розглядали В.П.Пустовойтов, Г.Ш.Сал1я, ЛЛ.Стороженко, Е.Д.Чихладзе, О.Л.Шапн! шин.

Задач! нел!н!йного перепаду температури за иерер!зом ст!н оболонок розглянут! в роботах Б.Бол! 1 Дж.Уейнера, Е.Мелана ! Г.Паркуса, С.П.Тимошенко, а з урахуванням нелшшного деформування зал!зобетону -в роботах А.К.Гончарова, О.П.Кричевського, С.Л.Фом!на та шших досль дник!в. 1стотний вплив на напружено-деформований стан ст!н робить мак-симальний температурний момент в кшьцевому нерерш, величина якого для умов зал!зобетониих ст!н силоав специально не дослщжувалася.

Жорстк!сть зал!зобетону з тр!щинами дослщжували О.Я.Берг,

B.М.Бондаренко, Я.М.Немировський, В.Б. Протопопов, П.П.Романов, О.Л.Шапн та ш. 3 урахуванням особливостей роботи ст!н емшених споруд залучення введеного ВЛ.Мурашовим коефодента дозволяе врахувати

внесок розтягнутого бетону, як на висхщшй, так i на спадаючш плках Д1а-грами а ¡,,-сгх, оцшити граничну деформатившсть зал1зобетону i коефвдснт тривалосп при короткочасному, тривалому i багаторазово-повторному навантаженнях.

Грунтуючись на загальних положениях теорн надшносп конструкцш сформульованих А.Я.Барашиковим, В.В.Болотшим, В.Д.Райзером, О.Р.Ржашцшшм, стосовно до стш силос'ш проведен! доел1дження вщказ1в i оцшка несучоТ здатносл ФЛ.Берманом, Л.А.Мельниковою, В.М.Попельнухом, Л.М.Пухонто, Б.А.Скориковим, Л.В.Шипель i шшими. Сшд зазначити недостатшо вивчешсть цих питань при локальних навантаженнях i перемшному армуванш за висотою емкостей.

На гпдстав1 виконаного аналЬу визначеш i сформульоваш задач1 цих дослцркень.

За сталою термшолопею розр1зняють три основш форми вилкання сипучого матер1алу при розвантаженш: вилкання лшкою з утворенням у Macnei сипучого матер ¡алу трубки потоку над випускним отвором; Bini-кання стовпом (пдравл1чне), коли на noBepxni засипки не утворюеться Л1Й-ка витжання; змилана форма виткання, при якш вщбуваеться одночасний рух сипучого матер ¡алу за першого i другою описаними схемами. Збшь-шення горизонтального тиску сипучого материалу на ст1нки силоав практично Bci дослцшики зафнссували при другш форм1 вилкання, вона i розг-лядаеться дал1, як найбшьш несприятлипа. ft ноява визначаеться конструк-тивними параметрами емкостей (вцщошення висоти до д!аметра) i техно-лопчними факторами, що включають особливосл заповнення, витримки, розвантаження або проточного режиму.

У запропонованш ф1зичнш модел1 процесу вилкання i формування тиску на стшки силоав розглядаються три послщовно прот1каюч1 стад11 розвантаження i вшповщш im схеми руху сипучого матер ¡алу усередиш ем-кост!.

На першш стадн розвантаження сипучого над випускним отвором утворюеться зона розущшьнення (дилатансн), що являе собою форму елш-со1'да обертання з розташуванням "довгоТ його oci по вертикал!. 3i збшь-шенням часу випуску / елшеощ збшьшуеться в розм1рах, представляючи собою поондовно фцури 1, 2 i 3 (рис. 1 ,а). У межах обсягу зони дилатансн сипучий матер!ал починае рухатися, перетворюючись у кваз1рщкий стан. Перша стад ¡я характеризуеться несталим рухом i супроводжуеться транс-формащею напруженого стану в Macimi сипучого матер1алу - зниженням вертикальних i горизонтальних тисюв у 30Hi дшатанси i шдвищенням вер-тикальних тиск1в у кшьцевш облает!.

На друпй стад» розвантаження досягаеться граничний стан сипучого матер'[алу в кшьцевш облает! висотою Дz на глибиш засипки z (рис. 1,6). Bin характеризуемся переходом сипучого 31 стану твердого тша у кваз!рщ-кий стан, при якому виникае його перемщення у горизонтальному напря-мку в!д пристшних дшянок до oci cHKOcri. Потрапляючи у зону дилатансп з меншим тиском, сипучий матер!ал потоком витжання залучаеться у рух у напрямку до розвантажувального отвору. Горизонтальний тиск у обласп, що розглядаеться, гпдвищуеться, наближаючись за величиною до вертикального тиску, а вищерозмвдений об'ем засипки висотою z починас руха-тися униз стовпом. Рух сипучого Maxepiany на друпй стада мае сталий характер i продовжуеться зпдно з\ зниженням р1вня засипки до критично'1 по-значки. При проточному режим! cmkocti друга стад1я збер^гаеться на про-тяз1 його здшенення.

На трети"! стади розвантаження (рис. 1, в) виникае зм!шаний рух сипучого стовпом i лшкою з наступним переходом до лшкопод1бного Buri-кання. Тиск сипучого на стшку ¡стотно знижуеться, процес витшання на-ближаеться до завершения в описаному режим!.

Запропонована ф1зична модель процесу витаання i формування тиску сипучого матср!алу стала основою для прийняття вихщних передумов проведения експериментальних i теоретичних досл!джень. Так, зокрема, для вивчення законом^рност! перемещения uiapie сипучого материалу усере-диш емкост! при розвантаженш з моделей силоив запропоновано i реал1зо-вано cnoci6 «заморожування», що дозволяе фиссувати положения часток сипучого у будь-який момент часу витшання. Модел!, що можуть роз'еднуватися по д!аметральнш площин!, виготовлеш з оргскла з ураху-ванням принципов под!бност! в масштаб! 1:200 i 1:60 до натурних силоав, з можливютго вар!ювання вщносного ексцентриситету розташування випус-кного отвору. Бшьша модель обладнання месдозами тиску, адаптованими до стандартних комплекав вмирювальноУ апаратури з дискретною (ЦТМ-5) i безупинною (Н-700) реестрац!ею показань у npoueci розвантаження емкость

Представлен! на рис. 2 д!аграми перемщень зафарбованих uiapie сипучого п!дтверджують справедлив!сть прийнятоУ ф1зично1 модел!. Ф!гура зони дилатансп (пунктирна линя) близька до форми елшеа, а зменшення вщеташ М1ж 4-6 шарами на контакт! 3i стшкою емкост! евщчить про наяв-HicTb горизонтального руху сипучого матер!алу.

Описана вище к!нематика руху сипучого матер1алу усередиш емкост! визначае введения наступних г!потез i передумов:

- сипучий матер!ал у зош дилатаниУ та в кшьцев!й облает! висотою Az розглядаеться як такий, що знаходнться в кваз!р!дкому сташ;

Рисунок 1 - Послщовшсть стадш розвантаження: а, б, в- вщповщно перша, друга 1 третя стадп

а) и = 20, / ^ 0 б)п-2,/-16 сек

Рисунок 2 - Розм1Щення шар1в сипучого мате-р1алу: а - при завантаженш силосу; б- через 16 сек розвантаження

- yci частки сипучого материалу в 30HÍ дилатанси (перша стад is) i в лшц1 витжання (друга i третя стада") псремщуються по pafliycax до oci роз-ташування випускного отвору;

- приймасться принцип нерозривносп струмешв, що рухаються;

- рух сипучого матер1алу в зош дилатанси вщбуваеться за рахунок збшьшення його об'сму V у Я раз

Vq = kV, (1)

де Я = 1,05-1,06 - коефщ1ент дилатанси;

V- передний об'ем сипучого матер1алу.

3 умови piBHocri витрат у будь-якому nepephi струменя та з ураху-ванням друго'1 i третьоУ передумов випливае, що швидюсть руху сипучого матер1алу в nepepi3i струменя на вщсташ / вщ його вершини обернено про-порцшна цш вщсташ. Представляючи дал1 об'см випуску сипучого MaTepi-алу за час t у nepep¡3Í струменя на pÍBHÍ випускного отвору д1аметром d (d = 2п), як збшьшення його об'ему в струмеш довжиною / за рахунок дилатанси' (четверта передумова), отримано р1вияыия зв'язку швидкосп butí-кання в розглянутому nepep¡3Í i довжини струменя у вигляд1

(2)

_ 4 (Я -l)cos2 (р d(X -1),

де с~--->d = 7->

3 td1 6/cosç?

ср - кут BHyTpiuiHboro тертя сипучого матер1алу.

Залежшсть (2) отримана для загального випадку нахилу струменя потоку шд кутом а до горизонтал! i може бути використана при обробщ результата експериментальних дослщжекь. Зневажаючи в нш другим додан-ком, запишемо

. 4 (Я -l)cos2 (р л ...

= --•ío,Áa). > (3)

3 t-dl

При аналтпшому описуванш форми зони дилатанси використовуе-мо запропоновану Покровським ГЛ. i Ареф'евим АЛ. залежшсть дпж об'емом випуску сипучого материалу Кза одиницю часу i рад1усом випускного отвору r\ у вигляд! V - т]( Г[2,86/. Для функцн впливу кута нахилу струменя пропонуеться смшрична залежшсть F(а) = sin'" а. 3 урахуванням вказаного з виразу (3) шсля перетворень одержимо р^вняння .Í / Ч 2R6 sin'" ОС

I (о) = Ч ' Г '1 " n 2 , (4)

(Я-ljcos <р

де ij = 90см

m = а - 20 - досл1дн1 параметри.

Результата пор1вняння доел ¡дн их i розрахункових з урахуванням формули (3) вщносних швидкостей витжання з круглого випускного отво-ру, а також розмфш дослщних i розрахункових за формулою (4) ф1гур зони дилатанси представлен! вщповщно на рис. 3 i 4. Вони пщтверджують до-статшй стушнь вщповщносп ф1зичноТ м одел i кшематищ реального процесу вит1кання.

Залежшсть (4) е р1внянням границь зони дилатанси i прийнята вихщ-ною для визначення положения z юльцево'} области Az максимального шд-вищеиня горизонтального тиску сипучого матер1алу на стши силоав. Розг-лядаючи умову ршноваги вертикал"ьних зусиль у масив1 сипучого матер!а-лу за горизонталышми перер1зами i позначивши велику i малу niBOci елшса вщповщно через a i Ь, отримано вираз для вертикального тиску р„ у кшь-цев1й обласп

R а2г2 - к(агг2 - f)

рек = -В)-L-i. (5)

kf F

деВ = exp^- Mj; р - V _ ьг\аг - {Н - z - а)2];

у, к - вщповщно густина i коефщ1ент бокового тиску сипучого матер1алу; / - коефвдент зовшшнього тертя; р - пдравл1чнии pafliyc поперечного перерезу силосу.

Проведении числовим аиа.'пзом установлено, що функция рвК е ушмо-дальною з ексцентриситетом типу максимуму i на обласп визначення (Я < z < 0) не мае особливостей.

Положения за висотою cmkoctí максимальних стискаючих напруг ви-значаеться з екстремуму функцн

Pit =0. (6)

Розглядаючи граничний стан сипучого матер1алу в кшьцевш област1 Az на другш стади сталого руху i залучаючи умову мщносп, наприклад, Кулона

(сч - сг3) + (Ст| + сг3) sin tp = 0, отримано значения коеф1щента бокового тиску

/с= . (7)

cos <p + 4lg (р

з якого випливае, що перехщ реальних сипучих матер1ал1в у кваз1рщкий стан настас за умови 0,6 < /с < 1. Зменшення кута внутршнього тертя в 2 рази приводить до збшьшення коефвдента бокового тиску до k ~ 0,9, а при (р 0 маемо /с —> 1. Таким чином, отриманий вираз переходу сипучого в квазф!дкий стан дае можлив!сть при к - 1 одержати максимальне збшь-

Рисунок 3

- Змша швидкосп витмсання на р1вш випускного випускного отвору: 1,3- дослщш значения; 2 - розрахунков! з викорнстанням (3)

Рисунок 4 - Зони розущшьнення сипучого над

випускним отвором;.....дослщш;

_розрахунков1 за формулою (4)

шспня горизонтального тиску р,А на стши в кшьцевш области що за величиною дор!вшое вертикальному тиску рщ = рек.

Кр1м того, розглянута умова р1вноваги ктьцевоУ облага висотою Д. з зовшшшм 1 внутршшм рад!усами п 1 п шд Д1сю вертикальних стискаю-чих рм, горизонтальних р, 1 ра ¡ сил тертя по горизонтальних площадках у граничному стан! перем1щення сипучого- в горизонтальному напрямку. Отримано диференцшне р1вняння, розв'язання якого щодо горизонтального тиску сипучого матер1алу па контакт з'| стшкою силосу мае вигляд

Рщ = Рв,

{гг-г\) + к &1

(8)

3 р1вняння (8) випливае, що при <р—»0, к—>1 1 тод! ргч = рвк, тобто отримано аналопчний результат пщвищеиня горизонтального тиску.

Напружений стан сипучого матертлу на третш стада руху не мае практичного ¡нтересу, тому що процес вкпкання наближаеться до завершения, ршень засипки знижуеться, а тиск на ст!ни падае.

Для остаточних висновк1в про в1дпов1днють запропонованоТ ф!зичноТ модел1 випкання 1 формування тиску сипучого матер ¡ал у на стши силоав реальиим умовам обгрунтована постановка, розроблена методолопя 1 проведен! експериментальш дослщження:

- на моделях силоЫв з оргскла з р1зними сипучими материалами (шеок, щебшь, вугшля, керамзит, клшкер); рееструвалися тиски сипучого матер1'алу за допомогою тензометрозаних месдоз ! його перем1щения усе-редин! масиву;

- у натурних умовах на кутовому силоа зал13обетонного зернового елеватора в м. Гадяч1 ПолтавськоУ облает! (висота силосу 30 м, диаметр 6 м, розташування розвантажувального отвору центральне); реестращю тиск!в по двох тв!рних за висотою ! на двох р!внях у план! здшенювали месдозами акустичного типу, вели спостереження за змшою форми поверхн! засипки в нроцеа розвантаження;

- у натурних умовах на силос! для руди шеля перш о'! стади дробления збагачувальноУ фабрики Лебединського ГЗК (висота силосу 14,7 м, внут-ршшй Д1"аметр 11,0 м, розташування розвантажувального отвору центральне); тиск руди на стши визначали не прямим методом, а за допомогою розрахункового анал!зу напружено-деформованого стану оболонки з на-ступним пор!внянням доел¡дних! розрахункових к!льцевих деформац!й стш на двох р!внях за висотою.

3 використанням стандартних метод!в ! спещально розроблених методик були дослщжеш:

- (¡лзико-мехашчш характеристики сипучих матер ¡ал ¡в, що застосову-валися в експериментах;

- особливосп перемодення umpiB i руху сипучого матертлу у середин i емкосп в залсжносп в¡д сшввщношення геометричних po3MipiB снлосш та технолопчних режим!в експлуатащУ;

- яюсний i кшьшений розподш горизоитальних THCKiB сипучого материалу на ст)ни емкостей при р'вних режимах експлуатацп пхшй взаемозв'я-зок з особливостями руху сипучого усередиш емкостей на р!зних стад]ях розвантаження;

- тиск сипучого материалу усередиш масиву в зош дилатансп та у кшьцевш обласп максимальних горизонтальних тиоав.

Проведений комплекс експериментальних дослщжень подтвердив те-оретичш передумови силовоУ взаемодо сипучого тша з оболонкою та усередиш масиву, що вщповщають запропонованш фЬичшй модел^итшання i формування горизонтального тиеку на стши емкостей.

При позацентровому вивантаженш сипучих матер1ал1в з вщносним ексцентриситетом е, що представляс вщношення вщетаж вщ центра силосу до центра випускного отвору до pafliyca силосу i задовольняе умов! е>еи, де еи - значения граничного вщносного ексцентриситету, при перевищенш якого витжання варто вщнести до позацентрового, кшематика руху сипучого усередиш cmkocti ¡стотно змшюеться. У вщносно низьких силосах (Н/ D< 2,0) на поверхш засипки утворюеться лшка вникания, змщена уб'ж розташування випускного отвхэру," вщбуваеться штенсивний пристш-ний рух, пот1к якого поповнюють маси сипучого материалу з центрально!' частини об'ему. Подобна картина спостериасться i у високих емкостях.

У npoueci обстеження силост для гарячого клшкеру було встановле-но штенсивне руннування зашзобетонних CTiH ¡з внутршньоУ сторони в зо-Hi згаданого прист!нного руху сипучого тша. Для обгрунтування взаемо-зв'язку двох явищ сформульована гшотеза впливу вщносного ексцентриситету позацентрового розвантаження гарячого сипучого матер1алу на формування пщвищеного нагр1вання стш силоав, що полягае в наступному. Описана вище особлишсть руху при позацентровому розвантаженш, для випадку гарячого сипучого MaTepiany, приводить до ефекту пщвищеного нагревания стщ на прилеглих до випускного отвору твфних за рахунок ме-хашчного теплопереносу. Перемвдуючись вщ центра до периферн, гарячий сипучий матер ¡ал вступае в HOBi контакти з уже нагрггою стшою i температура 'и поверхш шдвищуеться в 2-3 рази стосовно статичного стану при за-вантаженш. При виражешй нелшшносп епюри розподшу температури за перер-13ом стши з максимумом на внутршшй 'и поверхш в бетош виника-ють температурш стискаюч1 напруження, що перевищують межу його мш-

hoctí на стиск. Захисний шар руйнуеться, кшьцева робоча арматура ctíh виутршшього ряду оголюеться, втрачас зв'язок з nepep¡30M ст'ши силосу, провисае та обривасться.

Абсолютну температуру в точщ дотику сипучого материалу 3i ctíh-кою силосу при «-разовому контакт! рекомендуеться визиачати за формулою

ík =(/м-/с)Д + гс, (9)

де /k, /м и Iе - вщповщно температура на контакт! стичних тш, температура завантажуваного сипучого i температура стши перед завантаженням.

Для вщносноУ температури нагр1вання внутр1шньо1 поверхщ стши отримана залежшеть

А = 1 - (1 - а)" <1,0. (10)

де а) = /íe/(l + /сг) - вщносна температура нагр1вання при одноразовому контакт! tí л;_

кс = i'"' - коефпцент xerijioBoi активносп контактуючих сере-

V А Су

довищ;

Ат,Ст,у„, - вщповщно коефвденти теплопровдаюсп, теплоемкости та густина сипучого матер!алу; Я,С, у - те ж для матер1алу ctíhh.

Кшы-асть контакт1в п залежить вщ величини выносного сксцентриси-тету (с„< е < 1,0 ) ротгашування випускного отвору, геометричних характеристик емкосп Омдношення висоти до Д1аметра), а також технолопчних особливостей роботи силосу в умовах простого розвантаження або проточного режиму.

Граничний вщносний ексцентриситет позацентрового розвантаження отримано на п!дстав1 розгляду запропоновано'1 розрахунково'1 схеми bhtí-кання сипучого матер1алу 1з залученням кута в нахилу площини ковзання i кута виутршшього тертя сипучого матер1алу <р

tgO

Кут нахилу площини ковзання сипучого визначаеться з умови piBHO-ваги шару сипучого матер i ал у при його змвденш вщ поверхш ctíh и до центра cmkoctí

= + = (12) • cos <р

Сптьне розв'язання (11) i (12) приводить до виразу

ъ-тг*-- ("J

Для визначення ктькосп контактт гарячого сипучого матер ¡ал у з1 стшкою запропоновано емшричну залежшсть

п = 1 + А0-(е-еи)^, , (14)

де А0 - дослщний коефвдент;

4 - параметр, що враховуе вщхилення геометричних розшр!в емкост! шд досшджуваних \ режим роботи силос!в.

Для пор1вняння розрахункових значень температури названия стш силоав при позацентровому розвантаженш гарячого сипучого матер! ал у з експеримеитальними даиими 1 визначення дослщних коефоденлв проведен! доогндження на моделях ! в натурних умовах:

- кшематика руху сипучого матер!алу при позацентровому розвантаженш вивчена на моделях з оргскла, що можуть роз'еднуватися;

- як'юна сторона ефекту шдвищення тиску досл!джена на модели ви-конан!й з шщаного бетону; температуру названия ст!ни на контакт! ¡з си-пучим матер!алом вим!рювали хромель-копелевими термопарами в чоти-рьох точках на найближчш до випускного отвору тв!рнш та у двох точках на вщдаленш тв!рн!й;

- кшыасна сторона явища пщвищеного названия зал!зобетонних стш емкостей вивчалася на натурних силосах для гарячого кшнкеру (табл. 1).

Таблиця 1 - Результата експериментальних досл!джень

№ Си- 'он ' Iе '011 ' Просте розвантаження

п/п Об'ект е лос, № °с °С 1к 'оп > "С ¿он Поп Ао

1 Балаклшский ЦШК 0,71 5 260 30 150 0,51 2,43 4,04

2 Цемзавод «Пролетарш» АТ «Новорос-цемент» 0,52 2 150 28 79 0,44 2,0 5,75

3 АТ "Оскол-цемент" 0,71 13 82 16 50 0,56 2,8 5,08

4 АТ "Оскол-цемент" 1,0 13 105 22 93 0,83 6,05 7,72

Середнс значения А0 =5,65

Для пор!вняння результат!в експеримент!в використан! в!дносн! значения температури названия ст!н у точщ контакту кл!нкер - зал!зобетон-на стша силосу. Дослщш значения кшькосл контакта , вщносно'1 температури нагр!вання Д0„ ! параметра А а визначали за розробленим алгоритмом з урахуванням залежностей:

1п(1-Ю) С -С е~еи

Результата дослщжень на моделях снлоав 1 в натурних умовах яюсно зб1глися. Пщтвсрджена наявшсть пщвищеного нагр1вання та штенсивного руйнування слн, встановлена щентичшсть розмщення зон ¡нтенсивного пристшного руху сипучого на моделях силосш 1 зон руйнування поверхш стш ¡з внутршиьо!' сторони на силосах для гарячого клшкеру р1зних це-ментних завод1в.

Розподш температуря названия стш за периметром 1 висотою емкостей нер1вном1рний. Максимальне названия стш зафжсоване на прилег-тй до випускного отвору тв1рнш на висот! 6-7 м вщ пщсилосно"! плити. Як 1 передбачалося, найбшьш несприятливим з погляду формування темпера-турних вплив1в виявився проточний режим, а також розвантаження клшкеру через 61ЧН1 отвори в стшах.

Кр1м нагр1вання стш силос1в гарячим сипучим матер1алом розгляну-то питания про додатковий тиск сипучого материалу на стши емкостей при добових коливаннях температури зовшшнього пов1тря. Анал1з напружено-деформованого стану системи масив сипучого - оболонка виконаний ¡з за-лученням наступних передумов: у процеа добових коливань температура масиву сипучого збер!гаеться постшною, а середня температура за псрерь зом сттли знижуеться на величину Дс; матер1ал оболочки 1 сипуче працю-ють пружно, а видшека двома горизонталышми площинами д'шянка системи в1ддалена вщ верха засипки на вщстань, при якш взаемний зсув на контакт! з оболонкою вщсутшй.

3 умов р1вноваги й умов сшльносп деформацш по вертикальному ! рад1альному напрямках, урахування вшьних температурних деформацш оболонки, представления зв'язку М1Ж на.пруженнями I деформащями на пщ-став! узагальненого закону Гука для плоского напруженого стану стосовно до дшянки оболонки \ для тривимфного стану стосовно масиву сипучого матер!алу, 31 сшльного ранения отримано залежшсть для додаткового за рахунок температури тиску р, на стшку оболонки

аМЕм[с{\ + у2) + ут +\]

р,--,-г--'-;-гН-г, (16)

(6 + 1 - У2М }{а + 1) - (6У0 + Ъш ){т2 + мом)

де а - коефщ!ент температурно!' деформаци матер ¡ал у оболонки;

ЕМ,Е - вщповщно модул! пружносп сипучого матер ¡ал у \ матер'шлу оболонки;

РМ,Р - плоил горизонтальних лерер'Ыв вщповщно для масиву засипки й оболонки; 5 - товщина стшки оболонки;

а = Ем ■ / ЕЕ,Ь-г- Ем / Е8 г безрозм!рш коефщкнти;

*'о>уом ~ коефоденти поперечно'! деформацн вщповщно у вертикальному напрямку для матср1алу оболонки I для сипучого матер1алу та у тангенцшному напрямку для матер!алу оболонки 1 для сипучого матер1а-лу.

При послщовному спрощенш прийнятих допущень залежшсть (16)

трансформусться у в ¡до ли формули, отримаш О.Таймером, А.В.Ерьомшим,

А.В.Бурааном, М.Кельнером.

Щодо роботи зашзобетонних стш силоав ¡з трщинами уздовж тв1р-

них, оболонка знаходиться в квазюдновкному напруженому сташ, що ек-

в!валентно обертанню в нуль коефщ'гатв V 1 \>0. У цьому випадку

аА1Ем(а + уои +])

Р, =7-- ч V- (17>

(Ь+ l-vzм)(a + l)-2v^/

Урахування особливостей нелшшного деформування залпзобстонних стш силос1В 'в трщинами виконано ¡з залучепням коефвдента за залеж-

ШСТЮ

2 2 2

Я - К-Ьиег ~ КЫ.зег ' °5,сгсР .. =-^- (18)

И О"!

1 використання приведеного Ычного модуля деформацн арматури

^•-ггтг^—;—' (19)

що враховуе спадаючу плку щаграми аы - ал. Процедура розрахунку до-даткового температурного тиску грунтуеться на ¡терацшному процеа з урахуванням суперпозицм силових 1 температурних за формулою (17) вплив1в.

Деформатившсть для загального випадку навантаження розтягнутих зал1зобетонних стш силоав у практичних задачах описуеться за допомо-гою функцн у/ *, що являе суперпозицно короткочасного, багаторазово повторного 1 тривалого навантажень

+ 2 + (20) де г - А'—- - ехр(- а^)] - функщя багаторазово повторного на-

и

вантаження;

F = Д'Гро' — +1 - — V п„

1-ехр|-а2 —) -функщя тривалост1 дн наван-

таження;

А' - гранично можливе вщносне збшьшення коефщента введена В.М.Бондаренком;

пх,п„ - вщповщно частота i гранична частота повторения навантажен-ня;

р о - характеристика циклу; N - кшьюсть цикл1в навантаження; т,аиаг - дослдап коефщ!енти.

При розгляд! принцишв надшност! i характеристики в!дказ1в у заш-зобетонних силосах установлен! найбшьш розповсюджеш* з них, а також причини, що i'x викликали: низький ступ in ь BiporiflHocri розрахункових на-вантажень, невдаш конструктивш ршення i схеми прикладення наванта-жень, незадовшьна яккть виконання робпг при зведенш, вплив температу-рних, корозШних i ударно-стираючих дш. Вщкази згруповаш за зазначе-иими озиаками, а в силосах для гарячого клшкеру виконано анализ i з ура-хуванням ступеня пошкодження cTin з внутр!шньо! сторони емкостей. На фотографах (рис. 5 i 6) представлен! характерш руйнування зал13обетон-них CTin силоЫв для гарячого клшкеру. Оголення кшьцевоУ робочо'1 арма-тури внутршшього ряду на локалышх д!лянках за висотою i наступне а ви-ключення з роботи на розтяг приводить до зниження нссучоТ здатиост! CTili.

В!дпов!дно до вказ!вок СН 302-65 нссуча здатшсть cTinn силосу ви-значаеться в ирипущенш и роботи як к'шьцевого елемента та епюри зусиль, що характеризуют несучу здатн!сть nepepi3iB при перемщному за висотою силосу армуванш, мае ступ!нчастий характер. У дшсност!, стосовно до роботи ст!н снлосов як оболонок ця ешора повинна змшюватися плавно при переход! вщ одшс! зони армування до inmoi.

При розрахунку несучо"! здатност! оболонки виходимо з умови, при як!й и величина е сумою несучоТ здатност! окремих стержн!в арматури, розташованих вище i нижче розглянутого перер!зу. Зусиллю в арматурному стержш N = As- Rs в!дпов!дае розпод!лений по колу нормальний тиск на слнку силосу

л 1ч (21)

г

де ms - к!льк!сть ряд)в юльцевоУ арматури.

3 урахуванням рад!алышх перемодень оболонки, визначених за мо-ментною Teopieio, несуча здатшсть nepepi3y на вщсташ z вщ розглянутого арматурного стержня може бути подано у вигляд!

= (22) Щ Dr

aeS,S- товщина ст!нки i крок арматури;

fV(rjz) = (sintjz + cosrjz)-exp(-772) - балочна функщя А.Н.Крилова;

Рисунок 5 - Руйнування стш силосу № 9 АТ «Акмянцемент» теля 8 рок1в експлуатаци

Рисунок 6 - Руйнування стш силосу № 5 АТ «Осколцемент» шсля 15 рок ¡в експлуатаци

О =--— цилтдрична жорстккггь.

12(1-V2)

Повна несуча здатшсть стнш у будь-якому за висотою перер1зу обо-гсонки визначаеться суперпозищсю несучоУ здатносп окремих стержшв на вище- \ нижчерозташованих дшянках. При переход! В1Д одшеУ зони арму-вания до шшоУ враховуються вщповщш Ум значения розподшених тисюв :тержшв на стшу емкость

Функщя змши несучоУ здатносп за висотою мае плавкий вигляд, лрибки вщеутш.

Аналопчний гпдод використано при оцшш залишковоУ несучоУ здат-юсп за рахунок обриву юльцевоУ робочоУ арматури на локальних за висотою силосу дшянках розм1ром Ь. У даному випадку з'явилася можливють зизначати 1 граничний розмф Ьи, при якому несуча здатшсть ст'щ знижуеть-:я до величини диочого в нш зусилля вщ зовшшнього навантаження. Саме дс 1 використано як критерш для оценки ступеня руйнування стш, при яко-иу подальша Ух експлуатащя без гпдеилення стае неможливою.

Розроблена 1 шдтверджена експериментально-теоретично ф1зична модель процесу вникания сипучого матершлу 1 формування тиску на стши :илос1в при розвантаженш, а також сформульована та обгрунтована ппо-геза позацентрового втыкания \ зв'язаного з ним ефекту шдвищення тем-чератури нагр1ваиня стш на локальних дьтянках I ¡нтенеявного Ухнього эуйнувания, складавдть основу наукових принцигйв розробки нових кон-л рукш'й силоав з урахуванням рацюнального формування технолопчних }плив1в. Досл1ДЖС!п особяивост1 вшчкання сипучих матер!ал1в при розван-гаженш дозволяють використовувати Ух при керуванш рухом сипучого ма-гер!алу усередиш емкостей, чим досягаеться ефектившеть конструкцш 1 Ух-1Я експлуатацшна надшшеть. Суть рацюнального формування потоку ви-пкання 1 величини тиску на стши сплос!в полягае в тому, що усередиш ем-<осп над випускним отвором установшоеться розвантажувальний пристрш г' иигля;ц похилого жолоба в1дкритого з боку днища профшю, що перекри-зае ПОТ1К шткання 1 направляе його гид жолобом у необхщному напрямку. Розвантажувальний пристр1й може бути виконаний 31 складених жолоб1в а.с. № 670713), установлених один над одним, з жолоб1в у вигляд! р1зних ■винтових сшралей (а.с. № 941520), у вигляд! порожшх елемент1в, установ-тених один над одним ¡з зазором (а.с. № 842184) або у вигляд1 розвантажу-зальноУ труби з послщовним вдариванням перепускних отвор1в (а.с. № 750028). Характерш приклади конструктивного виршення силоав з цент-эальним розвантаженням наведеш на рис. 7. В уЫх конструкцшх забезпе-1уеться повне розвантаження сипучого матер1алу в автоматичному режи-

а)

б)

Рисунок 7 - Конструкцп силост з розвантажувальними пристроями: а - у вигляд! жолоб!в; б - у вигляд1 порожшх елематв

г,

г.

а)

б)

г

Рисунок 8

- Конструкцн силос1в для позацентрового розвантаження з розвантажувальними пристроями у вигляд! жолобу (а) порожнього зр1заного конусу (б)

мк У процеа розвантаження тиск сипучого матер1алу не пщвшцуеться, тому що вит1кання починаеться з верхшх шар1в засипки.

Конструкцц силоав, призначеш для позацентрового розвантаження^ також забезпечуються розвантажувальними пристроями, що дозволяють змниовати кшетику несиметричного вилкання 1 приводити и до кшетики, близькоУ до центрального розвантаження, чим виключаеться ефект пщви-щення температури нагревания стш на локальних дшянках (а.с. №№ 941519, 800328, 1686102). Приклади розроблених конструкщй наведено на рис. 8.

Даються рекомендаци для визначення конструктивних параметров силоов з розвантажувальними пристроями як для умов нового будтницт-ва, так \ при реконструкци емкостей. Досвщ бшьш шж десятир1ЧноУ робота нових конструкций силоав на цементных заводах показав '¿хню високу ефектившеть, з виключеиням додаткових експлуатацшних витрат.

У процеа реконструкци 1 тдеилення силоав ргзних конструкцш роз-роблеш й впроваджеш при проектуванш методики розрахунку:

- вузла сполучення сталевоУ лшки з монолтшм зал^зобетонним сило-сом-оболонкою;

- сполучених оболонок силоав канешорного типу;

- цшйндричних силоав з рад!альними перегородками;

- руйнування захисного шару бетону внутршнього ряду арматури гид впливом температурних Д1Й.

ЗАГАЛЬШ ВИСНОВКИ

1. Свггова практика розрахунку 1 конструювания силоав базуеться на теори Янсена для оцшки горизонтального тиску в стадп завантаження емкостей. Збшьшення тиску при розвантаженш оцшюеться введениям поправочного коефщкнта диференщйовано для р1зних зон за висотою, при цьо-му не враховуються закономфносп руху сипучого усередиш емкосл в на-СЛ1ДОК вщсутносл достов'фних результат'ш дослщжень.

Не мае едино! методики ощнки температурних вгандав на стши сило-с!в, а Иагр'ш стш гарячим сипучим матер'тлом при позацентровому розвантаженш взагал1 не розглядаеться через невивчешеть проблеми. Недостат-ньо розроблеш питания жорсткосл стш силоав, Ухня просторова робота при ощнщ несучоТ здатносп, у тому чиап .при руйнуваит стш на локальних дшянках, що з'являються шд час експлуатаци.

2. Запропоновано ф1зичну модель процесу вилкання 1 формування тиску на елни силоав при розвантаженш сипучого, що враховуе його ди-

латанслю 1 послщовне протыкания стадш несталого 1 сталого руху всередин! емкостей.

3. Вперше отримано картину перемодення шар1в сипучого в процеа розвантаження, при цьому використаш розроблет автором способ «за-морожування» сипучого, процедура та алгоритм його реашзаци. У характерна зонах витшання зам!ряш величини тиску сипучого матер1алу.

4. Експериментально на моделях 1 в натурних умовах установлено прямий зв'язок кшетики випкання сипучого з характером I величиною його тиску на стши емкосй при розвантаженш. Максимальний тиск на стши виникае в зонах рад!алыюго перемещения сипучого матер!алу, розм^р зон за висотою знаходиться в межах величини рад1уса силосу г.

5. Теоретично обгрунтовано наявшсть двох стадш витжання, вплив дилатансн, положения зони горизонтального руху сипучого за висотою емкост1, граничн! величини тиску сипучого на стши при розвантаженш. Показано, що сипучий матер1ал у цих зонах 31 стану твердого тша переходить у псевдордаий стан, при якому горизонтальний його тиск на стши емкосп за величиною наближаеться до вертикального (рг -> рв ) ! переви-щуе тиск у стан! спокою в 2,25-3,0 рази, що погоджуеться з експеримента-ми.

6. Експериментально на моделях \ на натурних об'ектах вивчено характер руху сипучого при позацентровому розвантаженш. Стосовно до си-лосш для гарячих сипучих матер1ал1в уперше сформульована ппотеза ме-хашчного теплопереносу при багаторазовому контакт! з1 стшкою емкост!, що приводить до пщвищеного в 2-3 рази нагршання стш, а при проточному режим! температура контакту гк досягае температури сипучого материалу/", що завантажуеться . Це е джерелом штенсивного руйнування стш

силос1в.

7. Розроблено методику розрахунку стш силошв на температури! впливи при позацентровому розвантаженш гарячого сипучого, що врахо-вуе введене понятгя граничного вщносного ексцентриситету позацентро-вого розташування розвантажувального отвору, сшввщношення геомет-ричних розм!р!в емкостей ! особливост! технолопчного процесу експлуата-ци - просте розвантаження чи проточний режим.

8. Виконано анал!з напружено-деформованого стану зал!зобетонних стш силос!в 13 тр!щинами, установлена !'х робота на позацентровий розтяг по першому розрахунковому випадку. Наведено залежносл для жорсткост! стш, враховано тривалий ! багаторазово повторний режим навантаження, даш рекомендацн з урахування коеф!ц!ента тривалост!.

9. Вир!шена осесиметрична задача формування додаткового горизонтального тиску на стши силоав при добових коливаннях температури зо-

ипшнього повггря. Отримане ршення при спрощуючих допущениях рансформуетьея у вщом1 вирази О.Таймера, М.Кельнера та шших aBTopie.

10. Запропоновано р1шення для практичного урахування нелшшного [ерепаду температури за псрор!3ом CTimi силосу, що грунтусться на його ¡неаризацй i досягненн1 максимального температурного моменту при не-тацюнарному теплообмш!.

11. Розроблено методику розрахунку нелшшного деформування роз-ягнутих елемснпв з урахуванням роботи бетону на дшянках м1ж трпдина-[и на спадаючш гшщ д!аграми Sbi - os.

12. Розгляиут! й систематизован! характеристики в!дказ1в, що визна-ають надшшсть силос!в. Несуча здатшсть Yxmx ст1н оцшена стосовно до оботи npocTopoBoi системи, запропоноваш залежносп для визначення не-учоУ здатносп ст1н силоав, у тому чиан для випадк!в локального за висо-ою руйнування у npoueci експлуатаци. Як критерш необхщност! пщси-ення ст1н силоав прийнята гранична величина зони Ьи обриву кшьцевоТ обочоТ арматури внутршнього ряду за висотою емкость

13. Розроблеио нов! конструктив!» ршення силост, що грунтуються а ксруванш юнетикого витжання i виключають тдвшцення тиску на стши ри розвантажснш, а також зростання температури нагр!вання сгш i Тхне уйнування при позацентровому розвантаженш. Довпшчшсть споруд ошьшуеться у 2 - 3 рази.

14. Для використання у практищ прсектування i при реконструкцй озроблеш методики:

розрахунку вузла сполучення стал с в oi ;нйки ¡з зал1зобетонними цилшд-ричними стенами силоав;

розрахунку плоскоУ системи сполучегшх оболонок силоав канелюрного типу;

розрахунку CTin силоав з рад1альними перегородками; розрахунку MimiocTi бетону захисного шару при температурних впливах i пщ Д1сю тиску сипучого Maxcpiajiy; по проведению реконструкцй силоав.

15. Результати дослщжень включен! в рекомендацп, впроваджеш при роектуванн!, у npoueci буд!вництва та реконструкц!\' сховищ силосного ипу.

Основн! положения дисертаци опубл!кован! в наступних роботах:

1. Молодченко Г.А. Надежность сооружений силосного типа. - Харь-ов: ХОП НТО Стройиндустрии, ХПСНИИП, 1981. - 52 с.

2. Молодченко Г.А., Попельнух В.Н., Довнар Ч.С. Реконструкция хранилищ для сыпучих материалов: Учебное издание. - Харьков: ХОП НТО Стройиндустрии, ХИИКС, 1989. - 68 с.

3. Молодченко Г.А., Фомин С.Л., Лучковский И.Я., Тойбис В.Б. и др. Рекомендации по проектированию и усилению железобетонных хранилищ для сыпучих материалов, в том числе с повышенной температурой, применительно к условиям реконструкции. - Харьков: Госстрой СССР, ХПСНИИП, 1984.-82 с.

4. Кузнецов Ю.Д., Рунцо Н.П., Рабинович Е.А., Молодченко Г.А. и др. Рекомендации по усилению железобетонных конструкций зданий и сооружений реконструируемых предприятий. Ч. 1. Наземные конструкции. -Харьков: Госстрой СССР, ХПСНИИП, НИИЖБ, НИИСП, 1985. - 242 с.

5. Молодченко Г.А., Гринь В.И. Реконструкция и усиление зданий и сооружений: Учебное пособие. - К.: ИСИО, 1993. - 171 с.

6. Повышение качества и долговечности строительных конструкций и материалов / Молодченко Г.А., Рунцо Н.П., Бильченко A.B., Шипель Л.В. и др. / Под ред. С.И.Орбелина и И.Н.Заславского. - К.: Буд1вельник, 1976.- 104 с.

7. Молодченко Г.А., Заковоротный Ю.Г., Зарудский Г.В. Оценка погрешности датчиков давления при определении контактных напряжений / В кн. ХПСНИИП. Расчет конструкций подземных сооружений. - К.: Будь вельник, 1976. - С. 75-77.

8. Молодченко Г.А. Давление зерна на стенки силоса II Исследование напряженного состояния железобетонных силосных сооружений. Вып. 6. -Саратов, СПИ. - 1977. - С. 82-93.

9. Молодченко Г.А., Моденов Е.А. Совершенствование конструкций клинкерных силосов И Цемент. -1981. - № 9. - С. 11-13.

10. Молодченко Г.А. Надежность силосов для сыпучих материалов с повышенной температурой хранения II Исследование напряженного состояния железобетонных силосных сооружений. Межвед, научн. сборник. -Саратов: СПИ, 1982. - С. 28-38.

11. Бильченко A.B., Молодченко Г.А., Шипель Л.В., Рунцо Н.П. Анализ конструктивных решений силосов коксохимического производства // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. - 1982. - № 4. - С. 14-18.

12. Молодченко Г., Псрцель Ю., Поволоцкая И. Совершенствование проектирования заглубленных емкостных сооружений II Промышленное строительство и инженерные сооружения. - 1984. - № 3. - С. 25-26.

13. Вербицкий Д.Н., Соболев Н.Е., Чикиш В.Г., Молодченко Г.А. Опыт реконструкции силосов горячего клинкера на Балаклейском комбинате // Цемент. - 1985. - № 11. - С. 3-4.

14. Молодченко Г.А., Попельнух В.Н. Учет температурных воздействий в цилиндрических силосах // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. - 1991.-№6. - С. 12-16.

15. Попельнух В.Н., Молодченко Г.А. Особенности эксплуатации и реконструкции силосов // Эксплуатация и ремонт систем городского хозяйства. Сб. науч. трудов. - К.: УМК ВО, 1992. - С. 38-44.

16.3аславский И.Н., Молодченко Г.А., Тищенко Б.Т., Учитель A.M. Опыт усиления железобетонной грануляционной башни аммиачной селитры II Промышленное строительство и инженерные сооружения. - 1985. - № 3,-С. 31-33.

17. Молодченко Г.А., Попельнух В.Н. Оценка надежности эксплуатируемых силосов // Эксплуатация и ремонт зданий и сооружений городского хозяйства. Сб. научн. трудов ХИИКС. - К.: ИСИО, 1994. - С. 31-38.

18. Молодченко Г.А., Попельнух В.Н. Особенности нагрева стен цилиндрических оболочек при выгрузке горячего сыпучего // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 13. - К.: Техтка, 1998. - С. 43-46.

19. Molodhenko G.A. Reconstruction of reinforced constrete cyliudrical siloes // Proceedings international Congress ICSS-98, v. II. - Moscov, Russia, 1998. -p. 939-945.

20. Молодченко Г.А., Попельнух В.Н. Разрушение защитного слоя бетона в цилиндрических силосах для горячих сыпучих материалов // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 1о. - К.: 'Гехшка, 1999. -С. 31-35.

21. Молодченко Г.А. Закономерности нагрева железобетонных стен силосов горячим сыпучим материалом И Вестник Харьковского государственного политехнического университета, вып. 81. Новые решения в современных технологиях. - Харьков: 2000. - С. 68-70.

22. Молодченко Г.А. Расчет сопряженных оболочек силосов канне-люрного типа Н Коммунальное хозяйство городов: Сб. науч.-техн. сб, Вып. 19. - К.: TexniKa, 1999. - С. 67-70.

23. Молодченко Г.А. Расчет цилиндрических стен силосов с радиальными перегородками // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 20. - К.: Техшка, 1999. - С. 31-37.

24. Молодченко Г.А. Экспериментальные исследования горизонтального давления руды в цилиндрической емкости // Науковий вкник буд!в-ництва. Вин. 7. - Харюв: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 1999. - С. 91-96.

25. Молодченко Г.А. Влияние конструктивного решения силосов на их эксплуатационную надежность // Науковий вкник буд1вництва. Вип. 8. -XapKie: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 1999. - С. 97-102.

26. Молодченко Г.А., Фомин С.Л. Учет нелинейного перепада температуры по толщине стен железобетонных силосов // Ресурсоекономш мате-р1али, конструкцп, будови та споруди: Вкник Р1вненського держ. ун-ту, 36. науков. праць. Вип. 3. - Р»вне, 1999. - С. 221-226.

27. Молодченко Г.А. Пятибрат С.А. Анализ напряженно-деформированного состояния железобетонных стен силосов // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 21. - К.: Техшка, 2000. - С. 914.

28. Молодченко Г.А., Попельнух В.Н., Авдиенко Л.Л. К расчету деформаций железобетонных элементов // Науково-практичш проблеми су-часного залёзобетону: Сб. тез. ПершоГ Всеукр. наук.-техн. конф. - К.: 1996. -С. 164-166.

29. Молодченко Г.А. Физическая модель истечения сыпучего и особенности формирования давления на стены силосов // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 23. - К.: Техшка, 2000. - С. 86-95.

30. Молодченко Г.А. Напряженно-деформированное состояние узла сопряжения стальной воронки с железобетонным силосом-оболочкой // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 22. - К.: Техшка, 2000.-С. 38-41.

31. A.c. 750028. СССР, М Кл5.Е 04G 11/22. Хранилище для сыпучих материалов / Г.А.Молодченко, Г.В.Зарудский (СССР). - № 2634589/29-33; Заявлено 15.06.78; Опубл. 25.07.80, Бюл. 27. - 3 с.

32. A.c. 670713. СССР, М Кл3.Е 04Н 7/22. Хранилище для сыпучих материалов / Г.А.Молодченко, В.В.Кандыба (СССР). - № 22583777/29-33; Заявлено 21.02.78; Опубл. 27.06.79, Бюл. 24. - 3 с.

33. A.c. 842184. СССР, М ЮЛЕ 04Н 7/22. Хранилище для сыпучих материалов / Г.А.Молодченко (СССР), - № 2682558/29-33; Заявлено 10.11.78; Опубл. 30.06.81, Бюл. 24. - 3 с.

34. A.c. 941519. СССР, М Кл3.Е 04Н 7/22. Хранилище для сыпучих материалов с боковым выпускным отверстием / Г.А.Молодченко (СССР). -№ 2487686/29-33; Заявлено 23.05.77;0публ. 7.07.82, Бюл. 25. - 3 с.

35. A.c. 941520. СССР, М Кл^.Е 04Н 7/22. Хранилище дня сыпучих материалов / Г.А.Молодченко (СССР). - № 2753722/29-33; Заявлено 12.04.79; Опубл. 7.07.82, Бюл. 24. - 3 с.

36. A.c. 800328. СССР, М Кл3.Е 04Н 7/22. Хранилище для сыпучих материалов / Г.А.Молодченко, Е.А.Моденов (СССР). - № 27381446/29-33; Заявлено 19.03.79; Опубл. 31.01.81, Бюл. 4. - 3 с.

37. A.c. 1686102. СССР, М Кл3.Е 04Н 7/22. Способ выпуска сыпучего материала из емкости I Г.А.Молодченко. Ч.С.Довнар, Н.А.Пронякин (СССР). - № 4066325/63; Заявлено 24.03.86; Опубл. 23.10.91, Бюл. 39. - 3 с.

31

АНОТАЦН

Молодченко Г.А. Зал1зобетонш силоси з рацюнальним формуванням ¡хнолопчних вплив!в. - Рукопис. •

Диссрташя на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук за ¡ещалыпстю 05.23.01 - будтельн! конструкций буд1ВЛ1 та споруди. - Хар-вська державна академ1я зал1зничного транспорту, Харюв, 2000.

Дисертащя присвячена побудов1 наукових принцишв та розробщ на основ! нових конструкций силос1в, як! вщповщають вимогам ефективнос-та експлуатацшноУ над!йносп. Запропонована ф1зична модель процесу уху сипучого матер1алу усередиш емкост! при розвантажуванш 1 форму-шня його тиску на стши силоЫв. Здшснено и експериментальне та теоре-1чне обгрунтування, установлен! граничш значения шдвищення тиску си-учого матер1алу на стши силоЫв пщ час розвантаження. Обгрунтована п-этеза шдвищеного нагр!ву та руйнування стш силоЫв при позацентрово-у розвантаженш гарячого сипучого матер1алу. Запропоновано методики эзрахунку несучоУ здатносп ст!н силоЫв, Ух жорсткосп з урахуванням ви-якнення трицин по тв1рних. Розроблеш нов! конструкцц силоЫв з ращо-1льним формуванням технолопчних вшпшв, виконано упровадження Ух эи новому бу/йвннцтв! та при реконструкщУ.

Ключов! слова: силос, кшетика вит!кання, дилатанЫя, технолопчн! 1ливи, позацентрове розвантаження. вщнссний ексцентриситет, темпера-ф!И впливи, песуча здатшсть.

Молодченко Г.А. Железобетонные силосы с рациональным форми-эванием технологических воздействий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук з специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружена. - Харьковская государственная академия железнодорожного транс-эрта, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена построению научных принципов и разработ-; на их основе новых конструкций силосов, отвечающих требованиям эф-ективности и эксплуатационной надежности применительно к проекти-эванию, новому строительству и реконструкции действующих объектов.

В качестве технологических воздействий рассмотрены вопросы посинения давления на стены силосов в производственных режимах экс-чуатации (простая выгрузка и проточный режим), а также повышения :мпературы нагрева стен на локальных участках и их интенсивное разру-ение при внецентренной выгрузке горячих сыпучих материалов.

На основании проведенных обследований дан анализ характера и степени разрушения железобетонных стен емкостей с учетом их конструктивного решения и технологических воздействий. Предложена физическая модель процесса истечения сыпучего материала внутри емкости при выгрузке и формирования давления на стены силосов. Рассмотрены две стадии движения сыпучего материала - неустановившаяся и установившаяся. Теоретический анализ кинематики системы сыпучий материал - оболочка силоса выполнен с привлечением свойств сыпучего: дилатансии, изменчивости углов внутреннего и внешнего трения. Установлены предельные значения горизонтального давления сыпучего на стены силосов, формирующиеся в процессе разгрузки, определены зоны их возникновения.

Экспериментальное обоснование принятой физической модели реализовано в лабораторных условиях, на моделях силосов из оргстекла и це-ментно-песчаного бетона, и в натурных условиях, на железобетонных си-лосах: зернового элеватора, емкости для руды. Получено качественное соответствие результатов исследований на моделях силосов и на натурных объектах.

Применительно к внецентренной разгрузке силосов для горячих сыпучих материалов сформулированаи подтверждена гипотеза механического теплопереноса, устанавливающай связь между характером движения засыпки, повышением температуры нагрева стен на локальных участках и их интенсивным разрушением. Теоретический анализ и экспериментальное обоснование гипотезы подтвердили корреляцию процессов и наличие рассмотренного эффекта. Установлено, что при простой внецентренной выгрузке горячего клинкера температура нагрева внутренней поверхности стены увеличивается в 1,8-2,2 раза и более, в зависимости от величины относительного эксцентриситета расположения выпускного отверстия. При проточном режиме эта температура может достигать температуры загружаемого сыпучего материала.

При суточных колебаниях температуры наружного воздуха получено общее решение задачи для объемного напряженно-деформированного состояния системы массив сыпучего материала - оболочка силоса, которое при упрощенных граничных условиях трансформируется в известные решения О.Таймера, М.Кельнера и другие. Учтены особенности работы железобетонных стен силосов с трещинами по образующим, нелинейные деформации бетона на участках между трещинами, в том числе на ниспадающей ветви диаграммы аь, - сг5.

Разработаны новые конструкции силосов с управлением кинематикой движения сыпучего внутри емкостей, исключающие повышение давле-

ия на стены емкостей и повышение температуры нагрева стен при внецен-ренной выгрузке.

Разработаны методы расчета несущей способности стен силосов-болочек, учитывающие локальные нагружения и переменное армирова-ие по высоте емкостей, методы расчета жесткости стен с трещинами. Рас-мотрены задачи оценки напряженно-деформированного состояния обо-очек силосов каннелюрного типа, силосов с радиальными перегородками, словия температурного разрушения защитного слоя бетона внутреннего яда рабочей кольцевой арматуры. Осуществлено внедрение новых конст-укций силосов через рекомендации по проектированию, при новом гроительстве и реконструкции. . _ .

Ключевые слова: силос, кинетика истечения, дилатансия, технологи-еские воздействия, внецентренная разгрузка, относительный эксцентриси-ет, температурные воздействия, несущая способность.

Molodchenko G.A. Reinforced-concrete siloes with the most efficient forma-on of technological actions. - Manuscript.

The thesis for higher degree of doctor of sciences (engineering) on speciality 5.23.01 - engineering constructions, buildings and structures. - Kharkov state acad-Tiy of railway transport, Kharkov, 2000.

The thesis deals with frame of scientific principles and elaboration of new instructions of siloes on their basis meeting the requirements of the efficiency and perate reliability. Suggested is the physical model of loose material flow process iside the silo while unloading as well as formation of its pressure on silo walls. Its xperimental and theoretical control is executed; limiting values of pressure increase f loose material on silo walls are determined when unloading. Substantiated is hy-othesis of increased heating and destruction of silo walls at eccentric unloading of Dt loose material. Suggested is the estimation procedure of the load-carrying capac-y of silo walls, their rigibilities taking into account the formation of cracks on the snerating lines. Elaborated are the new constructions of siloes with the most effi-ent formation of technological actions. Their introduction is executed at new con-ruction and reconstruction.

Key words: silo, the flow out kinetics, dilatation, technological actions nfluences), eccentric unloading, relativb eccentricity, temperature stresses, load-car-'ing capacity.

Молодченко Геннадш Анатолшович

ЗАЛ1ЭОБЕТОНН1 СИЛОСИ З.РАЦЮНАЛЬНИМ ФОРМУВАННЯМ ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ВПЛИВ1В

Спец'шльшсть 05.23.01 - буд'шельш конструкций буд1вл1 та споруди

Автореферат днсертаца на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук

Вщповщальний за випуск Шаповалов О.М.

Формат 60x84 1/16 Об'ем 1,8 ум.-друк. арк. Безкоштовно

Подписано до друку 14.10.2000

rianip офёсний № 1. Друк на ризографк

Тираж 100 прим. Зам. №

ХДАМГ, 61002, Харкёв, вул. Революцн, 12 Сектор оперативно!' полёграфн ЮЦ ХДАМГ.