5.4 仓底
5.4.1 圆锥漏斗仓底可按以下规定进行强度计算(图5. 4.1)。
1 计算截面Ⅰ—Ⅰ处,漏斗壁单位周长的经向拉力设计值:
Nm=1. 3·(Cv·Pvk·d0/4sinα+Wmk/π·d0sinα)+1. 2·Wgk/(π·d0sinα) (5. 4.1-1)
式中:Pvk——计算截面处储粮竖向压力标准值;
Wmk—— 计算截面以下漏斗内储粮重力标准值;
Wgk——计算截面以下漏斗壁重力标准值;
d0——计算截面处,漏斗的水平直径;
α——漏斗壁与水平面的夹角;
Cv——深仓储粮动态竖向压力修正系数;
Nm——漏斗壁经向拉力设计值。
图5. 4. 1 圆锥漏斗内力计算示意图
2 计算截面Ⅰ—Ⅰ处,漏斗壁单位宽度内的环向拉力设计值应按下式进行计算。
Nt=1. 3·Pnk·d0/2sinα (5.4.1-2)
式中:Pnk——储粮作用于漏斗壁单位面积上的法向压力标准值;
Nt——漏斗壁环向拉力设计值。
3 漏斗壁应按下列公式进行强度计算:
1)单向抗拉强度:
经向 σm= Nm/t≤f (5.4.1-3)
环向 σt=Nt/t≤f (5. 4. 1-4)
2)折算应力:
σzs=√σt2+σm2-σtσm≤f (5. 4. 1-5)
式中:σzs——折算应力;
σt——漏斗壁环向拉应力;
σm——漏斗壁经向拉应力;
t——漏斗壁钢板厚度。
5.4.2 圆锥漏斗仓底与仓壁相交处,应设置环梁(图5.4.2)。环梁与仓壁及漏斗壁的连接应符合下列规定:
1 可采用焊接或螺栓连接;
图5. 4. 2 漏斗环梁示意图
1-仓壁;2-环梁;3-斗壁;4-加劲肋
2 当环梁与仓壁及漏斗壁采用螺栓连接时,环梁计算不考虑与之相连的仓壁及漏斗壁参与工作;
3 当环梁与仓壁及漏斗壁采用焊接连接时,环梁计算可考虑与之相连的部分壁板参与工作,共同工作的壁板范围按下列规定取值。
1)共同工作的仓壁范围,取0. 5√rc·tc,但不大于15tc;
2)共同工作的漏斗壁范围,取0. 5√rh·th,但不大于15th;
其中:tc、rc——分别为仓壁与环梁相连处的厚度和曲率半径;
th、rh——分别为漏斗壁与环梁相连处的厚度和曲率半径。
5.4.3 环梁上的荷载(图5.4.3),可按下列规定确定:
1 由仓壁传来的竖向压力qv及其偏心产生的扭矩qv·ev;
2 由漏斗壁传来的经向拉力Nm及其偏心产生的扭矩Nm·em(Nm按本规范第5.4.1条确定)。Nm可分解为水平分量Nm·cosα及垂直分量Nm·sinα(图5.4.3b);
3 在环梁高度范围内作用的储粮水平压力Ph可忽略不计。
(a)环梁荷载 (b)荷载简化
图5. 4. 3 环梁荷载及简化图
5.4.4 环梁按承载能力极限状态设计时,可按以下规定进行计算:
1 在水平荷载Nm·cosα作用下环梁的稳定计算:
Nm·cosα≤Ncr (5.4.4-1)
Ncr=0. 6E·Iy/r3 (5.4.4-2)
式中:Iy——环梁截面惯性矩;
r——环梁的半径;
Ncr——单位长度环梁的临界经向压力值;
Nm——漏斗壁单位周长的经向拉力设计值;
α——漏斗壁倾角;
E——钢材的弹性模量。
2 环梁截面的抗弯、抗扭及抗剪强度计算。
3 环梁与仓壁及漏斗壁的连接强度计算。
5.4.1 由于在圆锥漏斗仓底与仓壁的连接处设置有环梁,漏斗壁的计算不必再考虑连接处,由于曲率的变化而引起附加内力的影响,漏斗壁的经向、环向均按轴向受力进行强度计算。
5.4.2 仓底环梁与仓壁及漏斗采用连续焊接连接时,则成为一个整体,可考虑部分壁板与环梁共同工作。
不同曲率的壳体相连处,曲率剧烈变化,由于壳壁经向力的作用将在壳体相连处产生附加环向力,能够有效的承受这种附加环向力的壳体宽度范围,按理论分析为k√r·t(r为曲率半径)。而圆筒壳与锥壳相连,当锥壳倾角为30°~60°时,k=0.6。所以本条规定与环梁共同工作的壁板有效范围采用0. 5√r·t,同时考虑此范围若过大,会由于壁板中应力的不均匀而使此范围壁板不能充分发挥作用,参照现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017,受压板件宽厚比限值的有关规定,限制此范围亦不能大于15t。
5.4.3 仓底环梁的荷载,应考虑仓壁传来的竖向力、漏斗壁传来的斜向拉力及荷载偏心引起的扭矩。在环梁高度范围内的粮食水平压力,由于数据较小且对环梁的经向受压稳定起有利作用,故偏于安全的不计其影响。
5.4.4 仓底环梁是分段制作、安装,环梁段在经向压力作用下的稳定计算可按圆弧拱进行分析,其平面内与平面外的临界荷载的计算公式均可用Ncr=kE·I/r3来表示,且随圆弧角度的增大,平面内、外的稳定系数k值均减小,当圆弧角度为2π时,稳定系数最小值k=0. 6,即公式(5.4. 4-1)。
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