Transcript
7/21/2019 Klimek Konstrukcja 4 2012
http://slidepdf.com/reader/full/klimek-konstrukcja-4-2012 1/5
PRZEGL•D BUDOWLANY 4/2012
ZBIORNIKI NA MATERIA!Y SYPKIE I CIECZE
A R T Y K
U ! Y
P R O B L E M
O W E
84
1. Wprowadzenie
W artykule przedstawiono rozwi•-
zanie konstrukcyjne komory silo-
sowej na popió! lotny, zrealizowa-
nej w 2010 r. w Gda"sku przy ul.Wielopole 6. Silos jest #elbetowy,monolityczny, niespr$#ony, opró#-
niany aeracyjnie na du#ym mimo-
%rodzie. Nie wzgl$du na g!$bokozalegaj•ce grunty nieno%ne, silosposadowiony jest w sposób po-
%redni na palach. Wymiary silo-
su pokazano na rysunku 1b. Omó-
wiono podstawowe za!o#enia kon-
strukcyjne a nast$pnie ich mo-
dyfikacj$, spowodowan• koniecz-
no%ci• ograniczenia kosztów orazczasu i stopnia trudno%ci wznosze-
nia konstrukcji, podano równie#rozwi•zania wa#niejszych elemen-
tów i szczegó!ów konstrukcyjnych,powsta!ych w wyniku wykonanejmodyfikacji.
2. Koncepcja i modyfikacjakonstrukcji silosu
Za!o#enia odno%nie do geometrii si-losu podano na rysunku 1. Na ry-
sunku 1a przedstawiono „klasycz-
ne”, stosowane powszechnie roz-
wi•zanie geometrii silosu na popió!lotny, z pogrubion• %cian• podsilo-
sow• oraz z du#ym, #elbetowym,prefabrykowanym, odwróconym le-
jem sto#kowym. Rozwi•zanie to po-
stanowiono zmodyfikowa& w takisposób, aby mo#liwe by!o wyko-
nanie ca!ego p!aszcza komory silo-
sowej wraz ze %cian• podsilosow•w deskowaniu %lizgowym w jednym
ci•gu, bez przerywania betonowa-
nia i bez zmiany grubo%ci %cianyna poziomie jej po!•czenia z lejem.
Opracowano w ten sposób kon-
cepcj$ projektow•, przedstawion•na rys. 1b. W stosunku do rozwi•-
zania „klasycznego” wprowadzononast$puj•ce zmiany:
wprowadzono dodatkowo p!a-sk•, monolityczn• p!yt$ denn•o grubo%ci 600 mm;
przewidziano obwodowe pod-parcie w/w p!yty na %cianie podsi-
losowej oraz na 6 okr•g!ych s!u-
pach o %rednicy 700 mm zlokalizo-
wanych w przestrzeni pod komo-
r• silosu, wewn•trz %ciany podsi-losowej;
zastosowano znacznie mniejszyni# w rozwi•zaniu „klasycznym”sto#ek wewn$trzny o lekkiej, pre-
fabrykowanej konstrukcji stalowej(rys. 1b, rys. 9);
Konstrukcja !elbetowego silosu na popió"
lotny o pojemno#ci 5500 tDr in". Adam Klimek, Politechnika Wroc#awska
Rys. 1. Koncepcje geometrii silosu: a) klasyczne rozwi•zanie silosu z duym
prefabrykowanym elbetowym lejem stokowym oraz z pogrubion• cian• pod -
silosow•, bez s!upów wewn"trznych; b) przyj"ta do realizacji komora silosowa z p!ask• p!yt• denn• podpart• s!upami oraz z ma!ym stokiem stalowym
7/21/2019 Klimek Konstrukcja 4 2012
http://slidepdf.com/reader/full/klimek-konstrukcja-4-2012 2/5
PRZEGL•D BUDOWLANY 4/2012
ZBIORNIKI NA MATERIA!Y SYPKIE I CIECZE
ART
YK U! Y
PR OBL
E M OWE
85
ujednolicono grubo%ci %cian ko-mory oraz %ciany podsilosowej: dlaobu %cian przyj$to grubo%& 300 mm;
w celu unikni$cia k!opotliwegodeskowania na du#ej wysoko%ci,
zrezygnowano ze stosowanegozwykle obwodowego poszerzenia%ciany (szerokiego wie"ca) na gór-nej kraw$dzi komory silosu, maj•-
cego na celu usztywnienie komo-
ry silosowej na jej górnej kraw$dzi(przeciwdzia!anie owalizacji prze-
kroju komory wskutek niesyme-
trycznych oddzia!ywa" materia!usypkiego);
zaplanowano wykonanie lekkie-go dachu w postaci dwukierunko-
wego, ortogonalnego rusztu z ty-powych profili walcowanych typuIPE; wskutek przyj$cia poprzed-
niego za!o#enia, zadaniem kon-
strukcji stalowej dachu b$dzie rów-
nie# usztywnienie górnej kraw$dzi#elbetowej %ciany silosu.W stosunku do rozwi•zania „kla-
sycznego” zmodyfikowana koncep-
cja posiada nast$puj•ce zalety:umo#liwia wykonanie %ciany
podsilosowej oraz %ciany komory
silosu w jednym %lizgu, bez prze-
rywania betonowania w miejscupo!•czenia tych %cian ze sto#kiemwewn$trznym, skraca zatem czaswykonania p!aszcza;
pozwala na znaczne zmniejsze-nie wymiarów sto#ka wewn$trzne-
go (rys. 1b, rys. 9), a konsekwen-
cji daje mo#liwo%& zrezygnowa-
nia z masywnej wewn$trznej prefa-
brykowanej konstrukcji #elbetoweji wykonania lekkiego sto#ka stalo-
wego z blach, skr$canych %rubamina budowie;
pe!niej wykorzystuje obj$to%&komory silosowej;
poprawia przekazanie ci$#arusilosu na grunt w warunkach po-
sadowienia po%redniego na pa-
lach, poniewa# w sposób bardziejrównomierny rozk!ada obci•#eniena p!yt$ fundamentow•, która na-
st$pnie przekazuje je na pale; pro-
jekt palowania nie jest przedmio-
tem niniejszej publikacji.
Przyj$cie tej koncepcji stawiaprzed projektantem nast$puj•cezadania:
doprojektowanie p!yty dennej(rys. 1b), a zw!aszcza rozwi•zaniepoddanego znacznym obci•#e-
niom pionowym oparcia p!yty den-
nej na wykonanej wcze%niej w ca-
!o%ci cylindrycznej %cianie silosu;zaprojektowanie s!upów podpie-raj•cych ww. p!yt$ (rys. 1b), które nieistniej• w koncepcji „klasycznej”;
konieczno%& szczegó!owychuzgodnie" oraz dopasowaniauk!adu s!upów do wymaga", uk!a-
du i rozmiarów urz•dze" techno-
logicznych odbieraj•cych popió!z silosu, zlokalizowanych w prze-
strzeni pod lejem sto#kowym, gdy#w tej koncepcji projektowej w sto-
sunku do koncepcji „klasycznej”przestrze" ta ulegnie ogranicze-
niu;wykonanie specyficznych obli-
cze" stalowego rusztu dachowe-
go (rys. 4, rys. 5), uwzgl$dniaj•-
cych poza momentami zginaj•cy-
mi od obci•#e" pionowych tak#eznacznych si! osiowych, przeka-
zywanych na rygle rusztu ze %cia-
ny komory #elbetowej, obci•#o-
nej niesymetrycznym parciem po-
pio!u.Po wykonaniu wst$pnych oszaco-
wa" wytrzyma!o%ciowych stwier-dzono, #e istnieje mo#liwo%& skon-
struowania silosu jako #elbetowe-
go, bez spr$#enia komory silo-
sowej, i takie za!o#enie przyj$todo projektu wykonawczego.
3. Za"o!enia projektowedotycz$ce obci$!e%
Podstawowe znaczenie dla ustale-
nia obci•#e" od parcia materia!u
sypkiego maj• jego cechy mecha-
niczne. Dla popio!u lotnego cechyte istotnie ró#ni• si$ w poszczegól-nych normach i wynikach bada",co przedstawiono w tabeli 1.Ostatecznie przyj$to:
ci$#ar obj$to%ciowy g : 13,5 kN/m3;wspó!czynnik tarcia o beton:
0,72±7';
Tabela 1. Dane mechaniczne popio!u lotnego wed!ug danych literaturowychoraz bada# w!asnych autora
Pozycja literaturowaCi•ar obj•tociowy,
kN/m3
Wspó!czynnik tarciao beton
Iloraz parcia bocz-
nego
[1] 12,0 0,60 0,58
[2] 14,0 0,45 0,45[3] 15,0 – 0,55
[4] 15,0 0,72±7% 0,46 ±20%
[5] 13,4 – –
[6] 13,2–13,5 – –
[7] 10,3 – –
Rys. 2. Wyznaczone wartoci symetrycznych obci•e# ciany komory silosowej
0
5
10
15
20
25
30
35
0 20 40 60 80 100 120 140
W y s o k o • p
a s z c z a , m
Parcie normalne, kPa
!ciana -parcie normalne,napenianie (char.) i opró"nianie (obl.)
phf(z)
ph =phe+ps
0
5
10
15
20
25
30
35
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
W y s o k o • p
a s z c z a , m
Tarcie, kPa
!ciana -siy tarcia,napenianie (char.) i opró"nianie (obl.)
pwf(z)
pwe
7/21/2019 Klimek Konstrukcja 4 2012
http://slidepdf.com/reader/full/klimek-konstrukcja-4-2012 3/5
PRZEGL•D BUDOWLANY 4/2012
ZBIORNIKI NA MATERIA!Y SYPKIE I CIECZE
A R T Y K
U ! Y
P R O B L E M
O W E
86
iloraz parcia bocznego: 0,46±20'.Silos wed!ug normy [4] jest silosem%redniosmuk!ym i zalicza si$ do kla-
sy oceny oddzia!ywa" AAC 2.
4. Wa!niejsze wyniki oblicze%
Obci•#enia %ciany silosu wyznaczo-
no wg normy [4], otrzymane warto-
%ci symetrycznych obci•#e" nor-
malnych i stycznych przedstawionona rysunku 2. Nie wyznaczono par-cia miejscowego popio!u, ponie-
wa# zgodnie z [4] dla materia!ówsypkich, które podczas nape!nia-
nia ulegaj• napowietrzeniu, parciamiejscowego nie uwzgl$dnia si$.Poza parciem symetrycznym prze-
analizowano uzupe!niaj•cy przypa-
dek obci•#enia dla opró#niania silo-
su na du#ym mimo%rodzie wed!ugp. 5.2.4.3.2 normy [4]. Pomimo,#e silos nale#y do klasy AAC 2, ob-
liczenia wykonano metod• dok!ad-
niejsz•, jak dla klasy oceny oddzia-
!ywa" AAC3, która daje w efekciemniejsze warto%ci momentów zgi-naj•cych %cian$ wskutek uwzgl$d-
nienia parcia w strefie przep!ywu.
Wyznaczone t• metod• warto%ciobci•#e" w uzupe!niaj•cym przy-
padku obci•#enia przedstawionona rysunku 3.W literaturze dotycz•cej obci•#e" si-losów brak jest wytycznych dla ob-
ci•#e" odwróconych lejów sto#ko-
wych. Obci•#enia sto#ka wewn$trz-
nego przyj$to jako !•cznie dzia!aj•-
ce obci•#enia poziome i pionowe:
obci•#enie poziome: równemaksymalnemu parciu poziome-
mu popio!u na %cian$ komory pod-
czas opró#niania, dzia!aj•ce w od-
niesieniu do rzutu pionowego po-
wierzchni sto#ka;obci•#enie pionowe: równe
maksymalnemu parciu pionowe-
mu popio!u na dno komory silosupo nape!nieniu, dzia!aj•ce w od-
niesieniu do rzutu poziomego po-
wierzchni sto#ka.Szczegó!owe obliczenia wytrzyma-
!o%ciowe sto#ka stalowego oraz jego konstrukcja nie s• przedmio-
tem niniejszej publikacji.Ponadto uwzgl$dniono nast$puj•-
ce drugorz$dne obci•#enia komo-ry silosu:obci•#enie wiatrem;obci•#enia dachu: technologicz-
ne oraz obci•#enie %niegiem;obci•#enie %ciany silosu gra-
dientem temperatury;obci•#enie %ciany silosu dodat-
kowym parciem wywo!anym och!o-
dzeniem %ciany.Konstrukcj$ przeanalizowanow kilku kombinacjach obliczenio-
wych, z których najbardziej nie-
korzystn• kombinacj$ obliczenio-
w• tworz• nast$puj•ce przypad-
ki obci•#e":niesymetryczne obci•#enie %cia-
ny parciem popio!u;gradient temperatury;obci•#enie dachu;obci•#enie wiatrem.
Konstrukcj$ obliczono poprzez jej
Rys. 4. Obliczone wartoci piercieniowych si! rozci•gaj•cych oraz poziomych momentów zginaj•cych cian" silosu
Rys. 3.Wyznaczone mak - symalne wartoci niesymetrycznych
obci•e# ciany komory silosowejw uzupe!niaj•cym przypadku obci•-
enia wg normy[4]
Rys. 5. Odkszta!cenia ciany silo-
su w wariancie obci•enia niesyme-
trycznego
7/21/2019 Klimek Konstrukcja 4 2012
http://slidepdf.com/reader/full/klimek-konstrukcja-4-2012 4/5
PRZEGL•D BUDOWLANY 4/2012
ZBIORNIKI NA MATERIA!Y SYPKIE I CIECZE
ART
YK U! Y
PR OBL
E M OWE
87
rozbicie na schematy podstawo-
we. Analizowano kolejno:p!aszcz komory silosu od pozio-mu p!yty dennej do górnej kraw$dziwraz z dachem stalowym (rys. 4);
sto#ek stalowy;p!yt$ denn• o grubo%ci 60 cm;%cian$ podsilosow•;p!yt$ fundamentow•;pale.
Otrzymane warto%ci pier%cienio-
wych si! rozci•gaj•cych oraz po-ziomych momentów zginaj•cychw p!aszczu komory (bez %cianypodsilosowej) przedstawiono na ry-
sunku 4. Jak wida& na wykresach,obszary maksymalnego rozci•ga-
nia nie pokrywaj• si$ z obszaramimaksymalnego zginania poziome-
go %ciany. W miejscach maksymal-
Rys. 6.Rozwi•zanie
projektowe po!•czenia
p!yty dennej ze cian•
komory siloso-
wej za pomoc• pr"tów skr"ca-
nych
Rys. 7.Wykonana ciana silosu i oczeku-
j•ca na zabeto-
nowanie p!ytadenna silosu
Rys. 8.Po!•czenie spa-
wane pr"tówodgi"tych, !•cz•-
cych p!yt" denn• ze cian• komory
silosowej
nych si! %cian$ komory silosowejzazbrojono poziomo od zewn•trzpr$tami Ø20 co 10 cm, od we-
wn•trz pr$tami Ø16 co 10 cm, przyczym wi$ksza cz$%& zastosowa-
nego przekroju zbrojenia wynikaz momentu zginaj•cego w niesy-
metrycznym przypadku obci•#e-
nia, a mniejszy wp!yw na zbrojeniepoziome maj• si!y rozci•gaj•ce.Zbrojenie pionowe przyj$to jed-
nakowe na ca!ej wysoko%ci p!asz-
cza: Ø16 co 20 cm. Zastosowanostal zbrojeniow• BSt500 w gatun-
ku AIIIN oraz obliczeniowo betonC25/30, jednak ze wzgl$du na lo-
kalizacj$ silosu w blisko%ci morza
i s!one %rodowisko zwi$kszonoklas$ betonu do C35/45. Oblicze-
niowo rozwarto%& rysy ograniczo-
no do szeroko%ci 0,3 mm.Odkszta!cenia %ciany silosu w wa-
riancie obci•#enia niesymetryczne-
go pokazano na rysunku 5. Jakwida& na rysunku, stalowy rusztdachowy spe!nia swoje zadanie –tworz•c poziom• tarcz$ (przepon$)przeciwdzia!a owalizacji komory si-losowej na jej górnej kraw$dzi.
Ze wzgl$du na warunki %rodowi-
skowe, na ca!ym p!aszczu wykona-
no od zewn•trz pow!ok$ ochronn•.
5. Rozwi$zanie po"$czeniap"yty dennej ze #cian$ silosu
Po!•czenie p!yty dennej silosuze %cian• rozwi•zano w projekcie
jak na rysunku 6. Zaprojektowa-
no oparcie p!yty dennej w gnie*-
dzie %ciany, wype!nionym tym-
czasowo styrodurem, przewidzia-
nym do usuni$cia po zabetono-
waniu %ciany. Po!•czenie zbrojeniap!yty dennej ze zbrojeniem %cia-
ny zaplanowano jako skr$cane –w %cianie zaplanowano osadzeniepr$tów z mufami gwintowanymi,do których planowano dokr$ceniepr$tów odgi$tych p!yty. Ze wzgl$-
du na ma!• szeroko%& gniazda(100 mm), po!•czenie skr$canezaprojektowano tak, aby mog!oono przenie%& ca!• si!$ poprzecz-
n• w miejscu po!•czenia. Na bu-
dowie zamieniono to po!•czeniena spawane doczo!owe (rys. 7, 8).
7/21/2019 Klimek Konstrukcja 4 2012
http://slidepdf.com/reader/full/klimek-konstrukcja-4-2012 5/5
PRZEGL•D BUDOWLANY 4/2012
ZBIORNIKI NA MATERIA!Y SYPKIE I CIECZE
A R T Y K
U ! Y
P R O B L E M
O W E
88
6. Podsumowanie
W publikacji przedstawiono zrealizo-
wan• koncepcj$ konstrukcji silosuna popió! lotny o pojemno%ci 5500 t.Istot• przy%pieszenia i uproszczeniarealizacji silosu by!o wykonanie %cia-
ny komory silosu wraz ze %cian•podsilosow• w ci•g!ym %lizgu (rys.9), bez przerwy roboczej w miej-scu po!•czenia tych elementów z le-
jem, co poci•gn$!o za sob• jednakkonieczno%& wprowadzenia dodat-kowych elementów konstrukcyj-nych: p!yty dennej wraz z podpie-
raj•cymi j• s!upami. Korzystnymefektem zastosowanych zmian by!o
równie# zmniejszenie wielko%ci od-
wróconego leja sto#kowego (rys.9), co umo#liwi!o jego wykonanie
jako lekkiego elementu stalowego.Wprowadzenie s!upów by!o korzyst-ne równie# z punktu widzenia po-
sadowienia silosu, poniewa# znacz-
ne obci•#enia w po!•czeniu z du#•mi•#szo%ci• gruntów nieno%nychwymaga!y wykonania pali pod wi$k-
sz• cz$%ci• powierzchni p!yty fun-
damentowej, która wskutek wpro-
wadzenia s!upów zosta!a obci•#onabardziej równomiernie.Po ponad rocznej eksploatacji silosustwierdzono poprawne zachowaniesi$ konstrukcji, nienaruszony stan
Rys. 9. Wykonany silos na popió!lotny: widok zewn"trzny oraz p!ytadenna ze stokiem stalowym w wido-
ku z góry
pow!oki ochronnej oraz brak zary-
sowa" konstrukcji #elbetowej. Pro-
jekt konstrukcji silosu opracowa! ze-spó! w sk!adzie: dr in#. Adam Klimek(projektant) we wspó!pracy z dr. in#.
Zbigniewem Sacharukiem (spraw-
dzaj•cy) i mgr in#. +ukaszem Kory-
ciakiem (asystent projektanta), pra-
ce budowlane wykona!a firma Ver-tex z Siechnic k. Wroc!awia.
BIBLIOGRAFIA
[1] PN-89/B-03262, Zbiorniki #elbetowe
na materia!y sypkie i kiszonki, obliczenia
statyczne i projektowanie
[2] PN-B-03262:2002, Silosy #elbetowe
na materia!y sypkie, obliczenia statyczne
i projektowanie, wykonawstwo i eksploatacja;
[3] PN-B-03202, Konstrukcje stalowe, silosyna materia!y sypkie, obliczenia statyczne
i projektowanie
[4] PN-EN-1991–4: Eurokod 1, Oddzia!ywania
na konstrukcje, cz$%& 4: silosy i zbiorniki
[5] Raport bada" nr 28/09/P, dotycz•cy
badania popio!u lotnego wg Proc. Badawczej
nr 6 Laboratorium K.J Pollytag S.A., Gda"sk,
2009–10–08, (w posiadaniu autora)
[6] Badania w!a%ciwo%ci fizyko-
-mechanicznych popio!u lotnego
z elektrofiltru bloku energetycznego
w elektrowni P•tnów, Sylwester Kobielak,
Adam Klimek, Wroc!aw, Raport z Bada"
Instytutu Budownictwa Politechniki
Wroc!awskiej, pa*dziernik 2000 r.[7] Badania w!a%ciwo%ci fizyko-
-mechanicznych popio!u lotnego
z EC Gda"sk i EC Gdynia, Edward Hutnik,
Tadeusz Kiwacz, Adam Klimek, Sylwester
Kobielak, Wroc!aw, grudzie" 2008 r.
(w posiadaniu autora)
Tytu•: Projektowanie zbiorników elbetowych. Zbiorniki na materia•y sypkie
Autor: Anna Halicka, Dominika Franczak
Wydawnictwo Naukowe PWN
Warszawa 2011
<elbetowe zbiorniki i materia!y sypkie s• obiektami in#ynierskimi, a wi$c ich projekto-
wanie odbiega od cz$%ciej realizowanego projektowania budynków. Kszta!ty, wymiaryi wyposa#enie zbiorników s• podporz•dkowane technologii. W przypadku silosów jestto technologia sk!adowania materia!ów sypkich, w przypadku zbiorników na ciecze, b$-
d•cych elementami ci•gów technologicznych w zak!adach przemys!owych – technologiaprodukcji, a w obiektach gospodarki wodno-%ciekowej – technologia oczyszczania %cie-
ków lub uzdatniania wody. Podstaw• w projektowaniu konstrukcyjnym obiektów budow-
lanych jest okre%lenie obci•#e" i oddzia!ywa" wywieranych na konstrukcj$ oraz oblicze-
nia na ich podstawie warto%ci si! wewn$trznych. Pierwszym celem tej publikacji jest ze -
stawienie w sposób wspó!czesny danych dotycz•cych zbiorników na materia!y sypkiei ciecze z uwypukleniem kwestii obci•#e" i ich wp!ywu na powstaj•ce si!y wewn$trzne. Drugim celem ksi•#ki jest przy -
bli#enie norm europejskich dotycz•cych zbiorników na ciecze i materia!y sypkie. Trzecim celem jest przedstawienie
przyk!adów obliczeniowych zbiorników o ró#norodnej geometrii. Opracowanie przygotowano w dwóch tomach: pierw-
szy dotyczy zbiorników na materia!y sypkie drugi zbiorników na ciecze. W tym tomie podano klasyfikacj$ silosów, zasa-
dy okre%lania obci•#e" takich zbiorników oraz obliczania si! wewn$trznych metodami tradycyjnymi i za pomoc• MES.
top related